地形素描是在对地理环境认知、分析和概括的基础上,用线条来描绘和反映地形、地貌的结构和内在的形质,比简单临摹现实景象更加深刻和真实。然而,随着计算机数字化时代的到来,过于追求地形表达的定量化与精细化,反而给地形认知带来了困难。而地形素描这一简单、概括却又深刻的地形表达方法却由于对地景深度认知和绘画素描技法的要求而难以实现。因此,本文提出了基于DEM的地形素描的绘制技术。论文的主要研究内容及成果如下:(1)面向素描的地形特征要素自动提取任何地形素描都是对所绘制区域的地形的典型特征的体现。本文对黄土地貌的典型特征进行分析后,提炼出不同亚地貌下的典型地形特征线要素,不仅包括视觉轮廓线、沟沿线、切沟及梯田等,还包含了面向素描绘制的黄土塬地貌的塬边线和辅助切沟表达的坡面流水线,并实现了基于DEM的提取算法。其中,提出的基于多方向光照模型的沟沿线提取算法,提高了沟沿线提取精度。(2)顾及透视规律的视觉层次划分与地形特征综合针对地形素描绘制时,视觉远景中,特征线条重叠压盖、密集分布,难以有效表达地貌特征的问题,提出了顾及线条连续性的视觉分层和基于面积阈值的地形特征线综合方法。以首尾连接的小流域分割线作为视觉层次分割线可有效避免硬性分割造成的地形特征线的不连续性。基于面积阈值的视觉轮廓线综合方法可有效解决道格拉斯综合方法中难以有效减少线条数量和综合后的线条之间产生冲突等问题,提高了地形素描的准确性及可视化效果。并对算法涉及的参数进行的讨论,使其达到了自适应。(3)顾及美观性的地形素描取景与构图本文在传统地形素描美观性要求和原则的基础上,经过实验分析了影响计算机绘制地形素描美观性的两个因素:观察距离和观察角度,确定了不同观察距离下的适宜观察角度范围和不同观察角度下的适宜观察距离范围,并给出实验区的参考观察角度和观察距离。这也为计算机在绘制其他样区时自动选取相对美观和协调的观察视角提供了一种可行的方案。通过地理专家地理专业的研究生和本科生问卷调查,对计算机绘制的地形素描进行了科学性和美观性的评价。结果表明计算机绘制的地形素描能够符合一般地地形素描科学性和美观性的要求,但是仍然存在一定的不足。(4)DEM地形素描半自动绘制原型系统基于ArcGISEngine开发了地形素描绘制系统,包括视角参数、系列地形特征要素提取、视觉分层与综合、制图输出等功能,能有效实现地形素描图的绘制。