三维地形建模及可视化一直以来是地理信息系统、数字摄影测量、虚拟现实等领域的重要研究内容.高度真实感三维图形的绘制一直是计算机图形学的研究热点.以高性能微机和图形卡为硬件基础的高逼真真实感三维地形显示以及相应的空间分析等功能,具有普遍的应用价值.地形三维可视化技术在国民经济和国防建设中的作用将日益重要,应用前景十分广阔.在国内,对三维地形实时仿真系统的研究由于受技术条件和经费的限制起步较晚,总体而言,虽然针对二维地形数据的可视化分析日臻完善,而三维地形数据的可视化分析才刚刚开始,许多因相关学科发展而产生的新的理论和技术并没有及时的得到应用,所有空间操作和分析大多仍在二维图形上进行,缺乏直观的效果,因此需要更多的人员投身到三维地形可视化研究中来.不管三维地形建模及可视化应用于何种领域,对地形的建模和真实感显示都要涉及到数字高程模型(DEM)、地形的实时简化、格网构网算法(规则格网、TIN三角网)、三维地形的显示及地表处理技术(地表细节生成、地表地物与地形的匹配).本文针对当前地形可视化研究的现状,结合不断发展的计算机硬件技术、计算机图形学、计算几何、现代数学、科学计算可视化等的理论和技术,对三维地形建模及可视化中的相关技术进行了深入而系统的分析与总结.具体内容包括①地形三维可视化所需数据以及获取方法,并着重讨论了从地图中获取DEM这种目前应用最广泛的方法;②当前根据已有地形数据进行地形建模的常用技术——规则格网、三角网模型,并对这两种技术进行了对比;③探讨了OpenGL的三维图形库和其工作原理,并对三维真实感地形生成的基本过程(包括建模、空间变换、光照处理、可见面识别、背景遮挡、阴影处理和纹理映射等)进行了详细的剖析.由于从地形图上获取DEM是目前应用最广泛的一种方法,所以本文着重分析了基于地形图等高线的三维地形建模和可视化方法.利用上述各项技术设计完成了基于地形图等高线的三维地形可视化系统.该系统以等高线地形图为数据源,首先对地形图中的等高线数据进行矢量化处理,生成矢量化的等高线数据,然后实现了一个可根据等高线矢量化数据建立三维规则数据场的算法,以生成三维地形模型.最后进行三维地形模型的可视化处理,以等高线地形图作为纹理进行纹理粘贴,生成具有真实感的三维地形,并在三维地形真实感显示的基础之上实现了地形模型的三维剖切处理,初步实现了三维模型剖切的二、三维联动.在地形模型的剖切处理中,设计实现了模型的剖切算法,封闭边界轮廓的检出算法,剖切截面的三角剖分算法,并对两种任意多边形的三角剖分算法Delaunay三角剖分和基于凸凹顶点的三角剖分进行了对比分析.