港口物流系统是指在一定的港口空间里，由所需输送的货物和包括有关港口起重设备、输送工具、人员以及通信联系等若干相互制约的动态要素构成的具有特定功能的有机整体。由于港口在现代物流节点上提供了最少的间断和最大的增值，其在现代国际贸易和运输系统中的战略地位正在逐步加强，并发挥日益活跃的作用。近年来全球集装箱运输业的迅猛发展，更是给港口集装箱物流业带来了前所未有的机遇和挑战。面对日益增长的港口集装箱吞吐量，如何对港口集装箱物流系统进行更加合理有效的规划，以最大限度地发挥其作业能力，是目前急需解决的问题，开展这方面的研究势在必行，具有重大意义。 针对港口集装箱物流系统的特点，本文对港口集装箱物流系统规划与仿真建模的理论方法及关键技术进行了研究。 全文一共分为九章。第一章为绪论，综述了离散系统仿真建模的理论方法、发展概况及其在物流系统中的应用现状，同时综述了虚拟现实技术的发展及虚拟现实技术在系统仿真领域的应用前景。在分析港口物流系统仿真的研究现状和实际发展背景的基础上，提出了港口集装箱物流系统规划与仿真建模方法的研究课题，并介绍了本文研究的主要内容。 第二章对基本进化策略同遗传算法、模拟退火法进行了比较研究，针对传统进化策略解决实际问题中存在的问题，提出一种基于生长机制的进化策略算法，给出了改进的进化策略算法实现方法。 在以往的港口物流系统规划研究中，遗传算法和模拟退火法是经常采用的数学方法，第三章首次研究了基于生物进化策略的港口集装箱物流系统优化方法，提出了一种基于混合变异的自然数编码进化策略算法和染色体的构造模式，并以集装箱运送顺序优化问题为例，实现了基于生物进化策略的港口集装箱物流子系统的优化。 建模是系统仿真的基础，由于港口集装箱物流系统的随机性和复杂性，单纯使用一种建模方法无法很好地满足系统的建模要求，第四章针对以往港口集装箱物流系统建模中对系统的动态行为描述不够的问题，以面向对象技术为基 武汉理工大学博士学位论文础，在对系统的建模中引入Petri网概念，提出了一种基于面向对象技术用于港口集装箱物流系统建模的Petri网模型(简称OOPN)及运行规则，并给出了具体的实现方法。 第五章从计算机图形学的角度深入分析了有关视景建模的内容和方法，主要包括基本几何模型的构造方法、生成具有真实逼真感的实体三维模型所需的明暗效应以及纹理映射等的实现方法，并从观察者的角度分析了在虚拟场景中的漫游方式，同时还分析了虚拟场景中运动实体之间的碰撞干涉检测方法，最后重点分析了基于细节层次的虚拟现实视景模型的简化原理。 第六章给出了基于虚拟现实的港口集装箱物流系统仿真的4层逻辑支撑结构，并在明确各硬件、软件环境及其相互关系的基础上，进一步介绍了视体对象建模工具MultiGen Creator的建模功能，对其所建立的OpenFllsht格式模型数据库的层次结构进行了深入分析，同时介绍了仿真平台Vega的软件组成。 第七章基于前面两章的理论基础，采用面向对象的方法建立了港口集装箱物流系统虚拟环境中各实体对象的几何模型，并在此基础上为几何模型建立了光照模型及纹理映射等。考虑虚拟环境显示的实时性，运用LOD、DOF、关联复制以及外部调用等方法对模型进行了简化，最后讨论了港口集装箱物流系统中有关柔性体的建模思路及实现方法。 第八章以第四章和第七章的工作为基础，首先提出了基于OOPN模型的港口集装箱物流系统虚拟现实仿真的体系结构，该体系中主要包括基于00PN模型的系统数字仿真和基于虚拟场景模型的三维实时动态仿真两部分，最后给出上海龙吴港集装箱码头仿真运行实例。第九章为全文研究工作的总结，并提出了今后进一步的研究发展的方向。