空间统计学算法5

 

  四、二、三维等参单元法分析

  常见的需要建立内插形函数的单元体有各种各样的形式,下图显示了一部分,事实上不管是平面问题还是三维问题,还存其它各种各样的模式。

         

                           图3 形函数单元体示意图

  一维等参单元的插值方法同样可以推广到二、三维。在二维单参单元常见的基本类型是四节点四边形等参单元(B), B1、B2、B3、B4分别为常用的四节点四边形的变体。在三维等参单元常见的基本类型是8节点六面体等参单元(D), D1为其变体,见上图。
下面分别给出平面四节点四边形单元(B)、平面八节点四边形单元(B4)、空间八节点六面体(D)的插值函数表达式。

  1、平面四节点四边形单元(B)

  设平面四节点四边形单元(B)的四个角点分别为1、2、3、4,且右上角点为1,呈逆时针排列,二维自然座标为 ,则可以得到如下形式的形函数解:


                   

  2、平面八节点四边形单元(B4)

  设平面八节点四边形单元(B4)的四个角点分别为1、2、3、4,且右上角点为1,呈逆时针排列,5、6、7、8点分别位于角点1与2、2与3、3与4,以及4与1之间的点,二维自然座标为 ,则可以得到如下形式的形函数解:

        

  3、空间八节点六面体(D)

  设空间八节点六面体(D)的八个角点分别为1、2、3、4、5、6、7、8,三维自然座标为 ,它们的自然座标分别为(1,1,1) 、(-1,1,1) 、(-1,-1,1)、 (1,-1,1)、 (1,1,-1)、(-1,1,-1)、 (-1,-1,-1)、(1,-1,-1),则可以得到如下形式的形函数解:

        

  五、形函数与泛权算法的关系

  可以证明事实上形函数法是泛权算法的一种特例,事实上应用泛权算法针对任何一个单元体均可以得到各种各样的形函数。应该说形函数是泛权理论中两种经典表达式中的一种。应用泛权思想,现有形函数方法还可以得到进一步的改进。

  六、形函数在等高线分析中的应用

  平面三角形和四边形的形函数均可以应用在DEM中,应用三角形节点、四边形节点来生成等高线,而且这个等高线解是一个显性的数学表达式解。

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