基於面模型的建模方法側重於3D空間實體的表面表示，如地形表面、地質層面、構築物（建築物）及地下工程的輪廓與空間框架。所模擬的表面可能是封閉的，也可能是非封閉的。基於采樣點的TIN模型和基於數據內插的Grid模型通常用於非封閉表面模擬；而B—Rep模型和Wire Frame模型通常用於封閉表面或外部輪廓模擬。Section模型、Section—TIN混合模型及多層DEM模型通常用於地質建模。通過表面表示形成3D空間目標輪廓，其優點是便於顯示和數據更新，不足之處由於缺少3D幾何描述和內部屬性記錄而難以進行3D空間查詢與分析。
1.TIN和Grid模型
有多種方法可以用來表達表面，如等高線模型、Grid模型、TIN模型等。最常用的表面建模技術是基於實際采樣點構造TIN。TIN方法將無重復點的散亂數據點集按某種規則（如Delaunay規則）進行三角剖分，使這些散亂點形成連續但不重疊的不規則三角面片網，並以此來描述3D物體的表面；而Grid模型則是考慮到采樣密度和分布的非均勻性，經內插處理後形成規則的平面分割網格。這兩種表面模型壹般用於地形表面建模，也可用於層狀礦床建模。對於層狀礦床，壹般先生成各巖層接觸界面或厚度在模型域上的表面模型，然後根據巖層間的截割和切錯關系通過“修剪”、“優先級次序覆蓋”、算術和邏輯運算方法對各巖層接觸面或厚度進行精確修飾。
2.邊界表示（B—Rep）模型
通過面、環、邊、點來定義形體的位置和形狀。例如壹個長方體由6個面圍成，對應有6個環，每個環由4條邊界定，每條邊又由兩個端點定義。其特點是：詳細記錄了構成物體形體的所有幾何元素的幾何信息及其相互連接關系，以便直接存取構成形體的各個面、面的邊界以及各個頂點的定義參數，有利於以面、邊、點為基礎的各種幾何運算和操作。邊界表示建模在描述結構簡單的3D物體時十分有效，但對於不規則3D地物則很不方便，且效率低下。邊界線可以是平面曲線，也可以是空間曲線。
3.線框（Wire Frame）模型
線框建模技術實質是把目標空間輪廓上兩兩相鄰的采樣點或特征點用直線連接起來，形成壹系列多邊形，然後把這些多邊形面拼接起來形成壹個多邊形網格來模擬地質邊界或開挖邊界。某些系統則以TIN來填充線框表面，如DataMine。當采樣點或特征點呈沿環線分布時，所連成的線框模型也稱為相連切片（Linked Slices）模型，或連續切片模型。
4.斷面（Section）模型
斷面建模技術實質是傳統地質制圖方法的計算機實現，即通過平面圖或剖面圖來描述礦床，記錄地質信息。其特點是將3D問題2D化，簡化了程序設計；同時在地質描述上它也是最方便、實用性最強的壹種建模技術；但它在礦床的表達上是不完整的，斷面建模難以完整表達3D礦床及其內部結構，往往需要通過其他建模方法配合使用，同時由於采用的是非原始數據而存在誤差，其建模精度壹般難以滿足工程要求。
5.斷面—三角網混合模型
在二維地質剖面上，主要信息是壹系列表示不同地層界線的或有特殊意義的地質界線（如斷層、礦體或侵入體的邊界），每條界線賦予屬性值，然後將相鄰剖面上屬性相同的界線用三角面片（TIN）連接，這樣就構成了具有特定屬性含義的3D曲面。其建模步驟為：①剖面界線賦值；②二維剖面編輯；③相鄰剖面連接；④3D場景的重建。
6.多層DEM建模
首先基於各地層的界面點按DEM的方法對各個地層進行插值或擬合，然後根據各地層的屬性對多層DEM進行交叉劃分處理，形成空間中嚴格按照巖性（或土壤性質）為要素進行劃分的3D地層模型的骨架結構。在此基礎上，引入地下空間中的特殊地質現象、人工構築物等點、線、面、體對象，完成對3D地下空間的完整剖分。