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数字高程模型(DEM)是进行数字地形分析最重要的空间信息资料和核心数据系统，是记录地形起伏变化的资料，其中蕴含着各种地形地貌的结构信息，其中包括山谷线和山脊线等。因为山谷线和山脊线是地形起伏变化的分界线，所以它们对地形地貌研究有着重要的意义；同时山谷线和山脊线也是汇水线和分水线，所以在工程应用方面也有着特殊的意义；从DEM中自动提取山谷线和山脊线是目前地学研究的热点之一。因此本文对基于DEM数据的地形特征提取做了详细的介绍和分析。
随着地理信息系统技术的广泛应用，数字地形分析的研究也越来越受到人们的重视。数字高程模型是进行数字地形分析最为重要的空间信息资料和核心数据系统，在土壤、灾害防治等很多研究领域发挥着重要的作用。而针对不同比例尺和不同栅格空间分辨率的数字高程模型在地形信息容量上存在着明显的差异，高分辨率的数字高程模型可以囊括更多更详细的地形信息，但在实际应用中并不是所有的研究都需要高分辨率的高程格网数据，过于详细的数据甚至会造成数据冗余给计算带来不便。本文选择典型的黄土丘陵区作为研究区域。基于1∶1万、1∶5万、1∶10万和1∶25万四种不同比例尺和不同空间分辨率的数字高程模型，分别提取坡度、坡向、曲率、起伏度、地形特征指数等进行了数字地形的比较分析。
本文主要的内容和研究结果如下：
一、基于数字高程模型的地形特征提取的方法研究。
按数据来源主要分为基于规则格网数据地形特征提取、基于等高线数据地形特征提取，文中先后研究了这两种地形特征提取的方法。
在研究基于规则格网数据地形特征的提取过程中，分析了断面极值法、流水模拟法。在断面极值法中，针对传统断面极值法生成特征线存在零碎、并行交叉等缺点，改进了传统的局部断面极值法，在特征线连接的过程中增加了“将特征点邻域内其它候选特征点设置成己被引用、根据特征线长度和范围阈值筛选特征线”等条件，用以克服生成的特征线存在的零碎、并行交叉问题。在流水模拟法中，以ArcGIS软件为例，阐述流水模拟法生成特征线的过程，简单分析了流水模拟法的优缺点。
在研究基于等高线数据地形特征的提取过程中，按特征点提取和特征点类型识别两个方面系统地展开研究：对不同特征点提取的方法进行了分析比较；对不同情况特征点的类型进行了识别。对两种特征点算法的结果表明，Split法要优于角度法。角度法缺点有两个，一是特征点的附近点影响大；二是无法提取出地势平坦地区特征点。而Split法恰好克服了角度法的不足，能够有效地提取出地势平坦地区特征点，并且提取出的特征点不受特征点的附近点影响。
二、地形因子和DEM分辨率。
本研究在Hutchinson提出的基于信息含量法确定DEM分辨率方法的基础上，从ANUDEM软件建立各比例尺相应分辨率DEM上提取地形因子，进而分析了地形因子随分辨率的变化规律。研究的结果表明：随分辨率的降低，坡度的缓坡的面积逐渐在增加，并且坡度的层次减少，地貌结构简化，坡度的统计值表明，随分辨率的降低，坡度的最大值、平均值、标准差都在逐渐减少，是因为制图综合及栅格尺寸变大的作用，小山头被合并，使短坡组合成长坡，所以坡长在不断加长。在黄土丘陵沟壑区，地形比较破碎复杂，地面起伏比较大，高分辨率DEM真实反映了地形短坡在高分辨DEM提取坡长占比例较低分辨率DEM中大。随着DEM分辨率的降低，坡长的平均值和最大值随着DEM分辨率的降低而增大：地面剖面曲率随着DEM分辨率的降低，其最小值增大，最大值及标准差都减小，DEM描述的地形起伏特征精度在降低。
最后，指出目前地形特征提取、地形因子与DEM分辨率所存在的问题以及以后需要解决的问题。