现代工业产品,尤其是汽车造型既要满足加工制造的技术要求,又要满足用户个性化需求,是多种特征约束相互平衡的结果,在实际工程中每一阶段往往是CAD参数化设计与CAE数值计算的循环迭代过程。CAD参数化模型能否反映设计意图,CAE网格模型能否保持几何模型特征,是否具有较高的网格质量对设计的效率意义重大。在不同的设计阶段,设计者关心的约束特征有所不同,而在设计的各个阶段都考虑全部的约束特征将大大提高设计的复杂程度,因此研究汽车各造型特征对整体造型的影响,建立汽车造型特征多级结构,在造型设计过程中采用逐级添加特征约束的方法,对于降低造型设计难度,提高设计效率具有重要意义。针对上述问题,本文提出了基于多级结构的异构模型理解方法、以及基于多级结构的参数曲面重构与网格重剖分方法,实现了多级结构驱动的网格曲面变形。本文的研究工作主要集中于以下几个方面：(1)基于多级结构的模型理解。通过对自然界植物叶片的形态学分析提出了适用于异构模型的多级结构模型理解方法,并将该方法应用到汽车造型特征线,得到了车身外造型模型的特征线多级结构。(2)多级结构约束的参数曲面重构。其核心为：通过最低级的边界特征建立参数曲面,其他多级曲线按照级别作为曲面的约束。这样可以按照不同的建模精度要求快速重建参数曲面。(3)多级结构约束的网格重剖分。定义了一种多级结构优先,辅助曲面为辅的采样策略,多级结构采样中也是按照级别确定采样优先级别,最后通过CDT剖分得到三角网格。(4)多级结构驱动的车身网格曲面变形。实现了连续几何表示驱动离散网格曲面变形的方法,通过几何曲线重采样的过程建立起几何与离散网格的关系,采用最小二乘法实现了曲面网格的光顺变形。数值实验的结果证明,多级结构约束的参数曲面重构,减少了曲面拼接,提高了参数曲面的光顺性；多级结构约束的多尺度网格重剖分方法在各个尺度下均能保持模型的相应特征,且网格质量较好；多级结构驱动的网格曲面变形实现了参数曲线对离散网格直接驱动变形,实现了脱离参数曲面直接对CAE模型的编辑。