曲面重构技术是数字地形分析的研究重点,目前已被广泛研究的曲面重构方法为插值重构和拟合重构,但二者均存在计算量大、地形骨架点无法确定会被保留、对地形噪声的控制不够理想等缺陷,特别是对本文研究的复杂曲面的重构效果不够理想。本文采用基于山谷线与山脊线约束的四阶偏微分方程思想进行曲面重构,很好地解决了以上问题。作为曲面重构的特征约束,山谷线与山脊线的提取是本文研究的重点,但传统的流水模拟法提取山谷线与山脊线时存在算法复杂度大、耗时时间久等缺点,无法满足本文研究的大规模、无规律地形点的特征提取要求。为解决该问题,本文在传统流水模拟法的基础上设计了基于三角网数据的特征提取算法,算法通过对哈希思想的充分应用极大地提高了山谷线与山脊线的提取效率。本文的具体工作如下:1.对大规模、无规律分布的原始曲面输入点集如何进行三角化进行了研究,并在生成的符合DELAUNAY剖分准则的三角网基础上,改进了传统的流水模拟法,设计了基于哈希思想的山谷线与山脊线提取算法,经实验验证,所设计的特征提取算法满足复杂度要求且耗时较少。2.对复杂曲面的重构方法进行了研究,设计了基于三角网数据的高斯滤波方法,经高斯滤波后的三角网较好地抑制了地形噪声的影响,此外,本文改进了已有的基于四阶偏微分方程的曲面重构算法,通过引入特征约束来保证在曲面平滑的过程中地形特征得以保留。3.实现了复杂曲面的特征提取与重构系统,系统中集成了原始曲面点数据的导入与显示、点数据的三角化与插值、曲面特征线与特征点的提取(主要为山谷线与山脊线)、基于三角网的曲面重构、曲面数据的格网化及四阶偏微分平滑等本文提到的主要功能。通过与市场上主流的地形处理软件ArcGIS中对复杂曲面的特征提取和曲面重构效果的对比,证明了本文复杂曲面的特征提取与重构方法的可行性与高效性,为基于大规模、无规律的地形曲面点提取地形特征及曲面重构提供了新的思路。