[GIS原理] 4.5 三维空间数据结构

在知识传播途中，向涉及到的相关著作权人谨致谢意！

三维空间数据结构

运用最普遍的是具有拓扑关系的三维边界表示法和八叉树表示法

八叉树数据结构

【八叉树数据结构】可以看成是二维栅格数据中的四叉树在三维空间的推广
【体元栅格】二维的栅格（Grid）跑到了三维中，就叫体元栅格（Voxel Grid）

【思想】

1. 将所要表示的三维空间V按X、Y、Z三个方向从中间进行分割，把V分割成八个立方体
2. 根据每个立方体中所含的目标来决定是否对各立方体继续进行八等份的划分，一直划分到以下三种情况出现一种即可
   • 每个立方体被一个目标所充满
   • 没有目标或
   • 大小已成为预先定义的不可再分的体素为止

【优点】

1. 可以非常方便地实现由广泛用途的集合运算（例如，可以求两个物体的并、交、差等运算），而这些恰是其他表达方法比较难以处理货需要消耗许多计算资源的地方
2. 这种方法的有序性及分层性，对显示精度和速度的平衡、隐线、隐面的消除等，带来了很大的方便

三维体Solid（三维边界表示法）

【三维边界表示法】类似于二维中的点、线、面 --> 升维成了三维中的点、线、面，形成了三维体Solid
【思想】三维物体即可以看成一个多面体，多面体的每一个表面都可以看成是一个平面多边形，而平面多边形由多个三维点集构成，每个三维点集具有X、Y、Z
【三维边界数据组织方式】

1. 几何属性：比较常用的是三张表来提供点、边、面的信息
2. 多面体的颜色、纹理等属性：常用另一个表独立存放
   【优点】可以避免重复地表示某些点、边、面，节省存储空间，对图形显示更有好处

表面三维TIN数据结构

【表面三维TIN】与三维边界法不同的是，三维边界法考虑的最小单元是三维中的多边形，而表面三维TIN的最小单元是一个在三维中的三角形

TIM不规则四面体数据结构

【不规则四面体数据结构】
二维中的TIN不规则三角网（Triangulated Irregular Network）–> 升维生成了，TIM不规则四面体网格（Tetrahedralized Irregular Mesh）