地形是虚拟地理环境的承载体。在虚拟地理环境中,建模的目的不仅是使地形等地理要素在三维环境中得到本征还原,更重要的是构筑人与虚拟地理环境的高层次交互通道。但是,由于地形特有的海量性、区域性、多维结构性的空间数据特征,在虚拟地理环境中实现实时的、真实感的地形建模一直存在较大的困难。同时,空间分析作为地理信息系统中一个独有的功能,如何实现直接面向虚拟地理环境的空间分析,使空间分析为人地活动提供决策支持,也一直是当前地理信息系统研究的一个热点和难点问题。本文力求在上述背景下,以虚拟地理环境中的地形实时建模为研究主线,将实现对地形模型的实时交互式编辑和分析作为研究重点,开发了地形建模及其可视化分析工具。全文完成的研究工作概括如下: 1、以虚拟地理环境与地形建模以及空间索引与空间分析为重点,综述了当前相关领域的研究进展,提出面向虚拟地理环境的地形建模及分析的基本框架。2、在前人研究的基础上,提出并实现了基于四叉树空间索引和凸壳技术的Delaunay 三角网生成地形TIN 算法。试验证明,该算法的执行时间随问题规模的扩大呈现近似线性增长变化。在同样的硬件条件下,采用四叉树分块的方式与传统的平均分块方式相比,前者构TIN 所耗费时间远小于后者。3、研究了在四叉树空间索引的支持下,对地形TIN 中的点、线、面进行交互式查询、编辑与修改的技术方法。4、研究了基于地形TIN 的三维空间分析方法,并实现了分析结果的三维可视化表达。这些典型的空间分析包括:地形的可视分析、淹没分析、剖面分析、坡度与坡向分析及等高线自动提取。并以道路和森林为示范地理要素,初步实现了基于TIN的道路设计,并提出了基于TIN 的虚拟森林环境的构建方法。5、将上述的研究成果加以整合,并采用面向对象开发工具Visual C++6.0 和符合工业标准的开放式图形库OpenGL 相结合从底层开发了地形建模及可视化分析工具。