随着工程仿真与可视化技术的发展，数字高程模型(DEM)作为地球表面地形的数字描述和模拟，已被广泛的运用。近年来，三维虚拟现实环境中的地形分析，由于其结果可以以可视化的形式精确、直观的表达出来，正受到越来越多的关注。　　 本文在广泛的总结现有理论和研究成果的基础上，研究了基于DEM 数据的地形信息推理，包括微观地形因子的提取和宏观地形因子的提取，前者包括坡度，坡向和地面曲率，后者包括地形起伏度，地表粗糙度和高程变异系数。　　 文章中探讨了基于DEM 数据的流域水系网络提取，具体分为DEM的预处理，排水网络的生成，流域河网的生成，流域界限的确定以及子流域的划分。　　 文章进行了地形表面的洪水淹没分析，分为无源洪水淹没分析和有源洪水淹没分析两种情况。对于有源洪水淹没，文章中着重分析了淹没路径的搜索算法。　　 本文还研究了大地形表面的洪水演进模型，分析了欧拉网格法，拉格朗日粒子法，以及格子波尔兹曼方法。为了实现地形表面洪水演进的实时模拟，本文引进了浅水方程法，并在此基础上完成了地形表面水体流动的算法实现，水体的边界处理等。　　 另外，本课题在VC++.NET 环境下，结合OSG 三维可视化手段，完成了与研究相关的系统开发工作，实现了地形推理结果的三维可视化，水系网络提取的三维可视化，洪水淹没的三维可视化，以及洪水演进的三维可视化。