三维数字地形图突破空间的限制,将传统的二维数字地形图拓展成三维的地理空间信息,从三维空间的角度去理解和表达真实的客观世界以及它们之间的空间结构关系。本文从测量、绘图和应用三方面探讨三维数字地形图的理论和应用。论文的主要内容和成果概括如下:1、总结二维数字地形图的局限性,提出三维数字地形图研究的意义及需要解决的问题:三维空间信息获取、三维地形与地物的绘制方法和可视化表达、三维地形与地物集成匹配技术和三维空间分析的功能。2、归纳比较三维空间数据的常用获取方法及新的采集技术的特点,分别就地形和地物空间数据的不同特点,介绍针对地形数据的获取方法和地物特征数据特别是地物高度数据的提取技术。说明三维数字地形图对地理信息精细、完整的表达是建立在大量、细致的数据采集基础上的。3、比较常用的不规则三角网和规则格网在表达地形时各自的优缺点,提出采用不规则三角网TIN约束生成地形,在此基础上通过内插高程点建立规则格网模型(Gird)再辅以高程注记的方法表达三维地形。着重分析并通过实验说明三维规则格网在表达特殊地形例如陡崖(坎/岸)、地形凹陷时具有的优越性。4、根据三维数字地形图的特点,提出点状、线状、面状和体状四类地物的具体绘制方法,将通过实验实现的三维可视化效果与二维地物符号一一对比,体现地物三维表达的优势。然后在地形和地物绘制的基础上针对不同的地物类型提出实现二者匹配融合的解决方法。5、提出基于AutoCAD的三维数字地形图应用平台和基于ArcScene的三维数字地形图可视化平台方案,通过实验具体演示AutoCAD与ArcScene两种三维平台的构建流程,并就其三维功能特点分别加以比较说明。6、研究空间量算、三维数字地形分析(坡度/坡向分析、剖面分析和谷脊特征分析)和洪水淹没分析的算法,并通过实验加以实现。