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GIS数据庞大，地形特征多样化，地理要素空间关系复杂，为系统的建模带来很大困难。UML作为面向对象技术领域内占主导地位的标准建模语言，具有丰富的语义和富有表现力的语法，而没有破坏模型的简洁，是一种定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用的建模语言，非常适合复杂系统的建模。空间数据模型是GIS理论的核心内容，针对GIS基础数据数量巨大、空间关系复杂等特点，引入用UML建立针对GIS的面向对象模型的思想，建立了GIS基本空间数据模型，实现了数字地面模型。文中所做的工作主要有：(1)分析GIS的基本功能，由需求建立系统用例模型，研究场模型和要素模型，针对GIS空间数据模型继承关系复杂、空间关系繁琐等特点，选择UML构造型的扩展机制建立类图和对象图，保护了空间数据模型的封装性和可复用性，采用基于维数扩展的9交模型作为UML标记值，自然语言控制约束条件，得到系统静态模型，根据GIS中的动态交互，建立GIS序列图；(2)根据采样所得高程数据，建立数字高程模型。针对规则格网不适合建模陡峭地形及不规则三角网在建模平坦地形时效率低下的问题，采用不规则三角网与规则格网相结合的方法构建数字高程模型，使用凸壳技术建立不规则三角网，在生成的地形上叠加地物要素模型，完成数字地面模型构建；(3)采用ROAM算法实现地形的多分辨率渲染，并在ROAM算法中引入地形分块思想，将庞大的三角形二叉树分解为多个小三角形二叉树，根据视点位置有选择的进行渲染，提高了渲染速度；(4)采用OpenGL对数字地面模型进行模型绘制，添加光照、纹理贴图，通过反走样、混合和雾化等处理来增强图像效果，完成地形可视化，实现三维GIS的部分基本功能。