近自然地形修复是指在对矿区废弃地等被人为破坏地形进行修复时,遵循自然地形的特征进行地形设计与重塑,由此使得修复地形能够充分发挥自然界系统的自我更新能力,达到更为稳定、美观的地形修复效果。近自然地形修复是建立与当地自然环境相和谐的地貌环境景观的基础,对于实现近自然生态修复具有极其重要的意义。近自然的地形修复设计遵循自然界的地面侵蚀规律,可以创造一种稳定的抗侵蚀的景观地形。通常地面侵蚀的最主要因素为地表径流侵蚀,因此近自然地形修复设计的核心问题就是河道的设计。需要首先设计出近自然的弯曲河道,然后在此基础上遵循河道形态进行地面起伏的设计。传统的河道设计方法是依靠专家运用经验知识进行手工设计,这一方面需要设计人员具有很好的专业经验,另一方面需要很长时间进行手工调整,且设计结果并不精确。为了改善这一状况,本文基于计算机图形学知识进行近自然河道的自动合成,此方法不但方便了用户操作,又可以高效的创建出符合参数要求的近自然河道,从而为下一步的近自然地形修复提供良好条件。在本文工作中,用户首先在地形图上绘制出待修复的范围和河道的基本形状,此时的河道被称为基础河道。然后,我们的算法可以根据给定的自然河流参数以及地形的高程信息,将基础河道转变为三维的近自然蜿蜒河道。我们的方法使得原先由手工、定性设计的过程转变为计算机自动进行的定量计算的过程;使河道设计过程直观、准确、快捷;也为下一步的地形近自然调整打下了良好基础。本文的主要工作内容是:(1)近自然弯曲河道的生成。基于Rosgen河流分类理论,对用户给定的二维河道折线段进行改造,将其转化为“Z”字形河道,并对B型河流河段进行平滑化处理;(2)河流纵剖面计算及交互浏览。生成河道的纵剖面,供用户进行交互式观察和分析;(3)三维河道的合成。利用河流的宽深比及给定的河道宽度求出河流的横截面,并结合河流纵剖面合成三维河道。河道合成是地形近自然修复的关键前提,本文工作提供了—种利用计算机进行自动化地形设计的方法,对于实现矿区废弃地地形修复的自动化、智能化设计具有研究意义和应用价值。