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TIN in ArcGIS Pro

Mit der 3D Analyst-Lizenz verfügbar.

Ein TIN (Triangulated Irregular Network)-Layer ist in einer Karte und in einer Szenenansicht in ArcGIS Pro verfügbar. Ein TIN ist im Allgemeinen eine Höhenoberfläche, die Höhenwerte über eine gesamte Ausdehnung darstellt.

Was ist ein TIN?

TINs werden seit vielen Jahren im GIS-Bereich eingesetzt. Dabei handelt es sich um die digitale Darstellung der Oberflächenmorphologie. TINs sind eine Form von vektorbasierten, digitalen geographischen Daten, die durch die Dreiecksvermaschung mehrerer Stützpunkte (Punkte) erstellt werden Diese Stützpunkte sind mit einer Reihe von Kanten verbunden, um ein Netz aus Dreiecken zu bilden. Die Kanten von TINs bilden ein durchgehendes Netz aus nicht überlappenden dreieckigen Facetten und können dazu verwendet werden, die Position von linearen Features zu erfassen, die eine wichtige Rolle auf der Oberfläche spielen, z. B. Bergrücken oder Wasserläufe. Da Knoten unregelmäßig auf einer Oberfläche verteilt werden können, haben TINs möglicherweise in Flächen, deren Oberfläche sehr variabel ist oder für die mehr Details erforderlich sind, eine höhere Auflösung und in weniger variablen Flächen eine niedrigere Auflösung.

Die Eingabe-Features, die zum Erstellen des TINs verwendet werden, bilden die Position der Knoten oder Kanten im TIN. Dies ermöglicht einem TIN, die Genauigkeit der Eingabedaten zu erhalten, während gleichzeitig die Werte zwischen bekannten Punkten modelliert werden. Sie können genau lokalisierte Features wie Berggipfel, Straßen und Wasserläufe auf einer Oberfläche abbilden, indem Sie die Koordinaten der Features als Eingabedaten für die TIN-Knoten verwenden.

Die Einheiten für ein TIN sind Fuß oder Meter, nicht etwa Dezimalgrade. Delaunay-Triangulationen sind ungültig, wenn sie mit Winkelkoordinaten aus geographischen Koordinatensystemen erstellt werden.

Es gibt unterschiedliche Dreiecksvermaschungsmethoden, um diese Dreiecke zu bilden, z. B. die Delaunay-Triangulation oder die Entfernungsanordnung. ArcGIS unterstützt die Delaunay-Triangulationsmethode. Die so entstehende Dreiecksvermaschung erfüllt die Kriterien für ein Delaunay-Dreieck, wodurch sichergestellt wird, dass kein Stützpunkt im Inneren eines Umkreises der Dreiecke im Netz liegt. Wird das Delaunay-Kriterium im gesamten TIN erfüllt, wird der kleinste Innenwinkel aller Dreiecke maximiert. Auf diese Weise werden lange schmale Dreiecke so gut wie möglich vermieden.

TIN-Modelle sind weniger verbreitet als Raster-Oberflächenmodelle und sind oft aufwändiger in der Erstellung und Bearbeitung. Die Kosten beim Kauf guter Quelldaten sind hoch und die Bearbeitung von TINs ist oft nicht so effizient wie die Bearbeitung von Raster-Daten, da sie eine komplexe Datenstruktur haben.

Die maximal zulässige Größe eines TINs hängt von den verfügbaren, zusammenhängenden Speicherressourcen ab. 10 bis 15 Millionen Knoten entsprechen der maximalen Größe, die unter normalen Betriebsbedingungen mit Win32 erreicht werden kann. Unabhängig davon empfiehlt es sich, die Größe auf wenige Millionen zu begrenzen, um die Verwendbarkeit und eine vertretbare Performance zu gewährleisten.

Constrained Delaunay-Triangulation

Eine Constrained Delaunay-Triangulationsmethode folgt außer bei Bruchkanten den Delaunay-Regeln.

Mit einer herkömmlichen Delaunay-Triangulationsmethode werden Bruchkanten durch die Software mit Steiner-Punkten verdichtet, um die Übereinstimmung des resultierenden TIN mit Delaunay sicherzustellen. Daher kann ein Eingabe-Bruchkantensegment mehrere Dreieckskanten zur Folge haben. Bei Verwendung einer Constrained-Delaunay-Triangulation tritt keine Verdichtung auf und die einzelnen Bruchkantensegmente werden als einzelne Kante hinzugefügt.

Beim Festlegen der Constrained Delaunay-Triangulation für ein TIN ändert sich der vorhandene Status der Triangulation nicht. Sie steuert nur, was ab diesem Punkt geschieht. Wenn Bruchkanten daher vor dem Festlegen der Constrained Delaunay-Triangulation hinzugefügt werden, bleiben diese Features unverändert. Alle hinzugefügten Verdichtungspunkte, mit denen Bruchkanten erzwungen werden, werden nicht entfernt.

Sobald die Constrained Delaunay-Triangulation für ein TIN festgelegt wurde, gibt es keine Möglichkeit mehr, diese Festlegung aufzuheben. TINs mit Constrained Delaunay-Triangulation können nicht in Delaunay-konforme TINs konvertiert oder als solche gespeichert werden.

Delaunay oder Constrained Delaunay?

Delaunay-Triangulationen werden Constrained Delaunay-Triangulationen gegenüber bevorzugt. Das liegt daran, dass die resultierenden TINs meistens wenige lange, dünne Dreiecke enthalten, die für die Oberflächenanalyse unerwünscht sind. Darüber hinaus kann die Interpolationsmethode "Natürliche Nachbarn" und die Thiessen (Voronoi)-Polygonerstellung nur für Delaunay-konforme Triangulationen ausgeführt werden.

Eine Constrained Delaunay-Triangulation kann in Erwägung gezogen werden, wenn Sie bestimmte Kanten definieren müssen, die nicht von der Triangulation geändert werden sollen (wie z. B. in mehrere Kanten aufgeteilt werden).

Constrained Delaunay-Triangulationen sind auch nützlich für das Minimieren der Größe eines TINs, denn sie haben weniger Knoten und Dreiecke, da Bruchkanten nicht verdichtet werden.

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