作为数字化的地形图,数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)有着传统地形图无法比拟的优点,例如,地形表达形式的多样性、精度不会随着时间的流逝而损失、绘图能实现自动化和实时化等。但是,数字高程模型表示的地形高程数据是离散的,单个数据本身并不能反映实际中的地形表面的几何特征。因此,需要在数字高程模型上进行地形属性计算和特征提取与分析的数字地形信息处理的理论和方法,这就是数字地形分析(Digital Terrain Analysis,DTA)。利用数字地形分析方法能找出蕴含于地形数据中的地形结构和几何特征信息等,从而能定量地分析一维至三维的数字地形特征、地貌结构及水系分布等空间变化过程。本文的研究内容包括:1.介绍了数字地形分析的数学理论,对各种地表形态的数学模型进行了阐述,从解析几何的角度,对地形进行了抽象与概括,分析了地形的解析特性、地形参数的数学定义及相关的理论公式。运用ArcGIS Engine技术性开发了沙颍河数字地形分析平台框架。2.以各种地形曲面参数的数学模型定义为基础,讨论了基于规则格网DEM的地形曲面参数计算的实现方法,并基于沙颍河数字地形分析平台进行了地形曲面参数的实例计算。3.对地形的基本形态特征进行了描述,阐述了地形形态分析的内容和方法。对地形形态分析在水文分析中的应用作了重点研究,并对地形的可视性的内容、相关因素及地形可视性分析的计算原理进行了论述。并在沙颍河数字地形分析平台上进行了流域河网提取与集水区分割和可视性分析的计算。4.分析了地形可视化的相关技术。在沙颍河数字地形分析平台上进行了剖面分析、等高线、高程分层设色、立体等高线和动态模拟可视化的实例开发。