湖泊是人类赖以生存的重要水资源，然而近些年来，随着人口的增长，城镇工业和农业的发展，城市湖泊水环境污染问题日益严峻。武汉市水资源总量丰富，被赞誉为“百湖之市”，但由于城市污水的灌入和面源污染的影响，导致大东湖范围水体污染严重，多处水体已严重富营养化，湖泊的水环境的治理与生态的修复迫在眉睫。湖泊三维可视化仿真技术是建立“数字湖泊”的关键技术手段之一，可以为城市湖泊的信息化管理和评价与决策提供直观的可视化平台，因此，开展相关研究具有重要的实际应用价值。　　本文围绕城市湖泊三维可视化仿真系统设计与开发开展研究，基于开源的三维渲染引擎OSG（OpenSceneGraph）并综合虚拟现实与可视化建模、人机交互及数据调度等技术，对武汉大东湖及相邻场景进行建模与仿真，为大东湖水网调度决策支持系统可视化应用集成提供了技术支撑。　　论文归纳了城市湖泊三维可视化仿真系统研究的背景及意义，明确了系统的开发目标、支撑工具、开发平台以及总体结构；提出了大东湖范围场景数字模型的高效仿真方法。基于数字高程模型（DEM）与数字正射影像（DOM）实现了城市湖泊基础地理环境的数字建模，通过实地采集提取典型建筑物的结构与纹理特征信息，批量数字建模并精确附加到基础地理环境中，解决了大地形多地物场景的组织难题；基于OSG与虚拟现实技术，设计并开发了场景湖泊水体、人机交互及天气仿真等子模块，建立了城市湖泊三维可视化仿真系统，并积极探索了湖泊三维流场情景及污染扩散过程的模拟方法；系统应用在大东湖生态水网构建工程中，实现了大东湖场景的可视化与漫游功能，为城市湖泊的信息化管理和评价与决策提供了直观的可视化平台。最后，总结了全文的研究成果，并指出了工作的不足和以后的研究方向。