四边形网格由于其本身优良的性质在模型参数化、样条曲面、纹理贴图以及有限元模拟仿真等领域有着广泛的应用,因此,研究开发一个鲁棒稳定的四边形化系统有着巨大的工程应用价值。在已有的四边网格生成技术中,基于Morse-Smale复形的四边形化算法由于其自动化程度高、可控性强以及理论上对完全四边形化的保证,得到了研究人员的广泛关注。在这一类算法中,一个符合四边形化生成约束需求的Morse-Smale复形构造算法是其非常重要的一步。但是由于流形网格本身的复杂性以及标量场数据的多样性,鲁棒地在流形网格表面生成Morse-Smale复形仍然是一个尚未完全解决的难题,其关键点在于缺少一种有效的数据结构对Morse-Smale复形进行表示、构造及操作。为解决这一问题,本文提出了一种Morse-Smale复形构造算法,并通过一种称为PolyPatch的新的数据结构对复形进行表达,可以充分保证了算法的有效性,鲁棒性及适用性。基本思想是将传统的半边结构拓展至流形网格上的任意复形,也包括Morse-Smale复形,从而可以将复形转化为多边形流形网格。此外,本文还将该构造算法应用于基于Morse-Smale复形的四边网格生成中,构造过程中充分考虑四边网格生成的各种需求,可以鲁棒的完成四边区域剖分,极大地提高四边形化算法的可靠性。最后,我们还开发了一个基于Morse-Smale复形的四边网格生成系统,可以完全自动地生成满足多项用户需求的高质量四边形网格。