随着计算机仿真、虚拟现实、三维网络游戏的发展,对三维室外场景的虚拟漫游技术、及自然场景的实时渲染绘制技术的应用需求越来越广泛了。本文针对构建虚拟漫游系统运用的关键技术,基于GPU的云层渲染和可扩展的虚拟漫游平台进行了专门探讨。本文的主要贡献有:实现了基于图形处理器(GPU)求解Navior-Stokes流体方程和Perlin噪音相结合的云层渲染算法;利用现有虚拟现实技术搭建了一个可扩展的室外虚拟场景漫游平台。通过在图形处理器(GPU)上求解Navior-Stokes流体方程,实现了基于物理模型云的动态加速渲染,从而提高了计算速度,达到了实时绘制的效果。本文采用Perlin噪音,实时模拟生成了不同形状云层,得到在不同Perlin噪音系数下云层的形状变化,以及云层在Perlin噪音系数恒定时的随机变化,实现了自然界云层的自动生长、消散,以及云层随风飘动和随时间推移时的颜色变化的效果,提高了云层的逼真度。本文工作主要对室外场景进行虚拟,实现了一个具有高度真实感的、第一人称交互的室外场景漫游平台。这项工作涉及多种真实感场景的生成技术,包括树木、天空、雾等真实感的渲染方法,并综合运用这些技术生成逼真的室外场景,通过实时交互,使得用户能够自由观察和体验虚拟环境。本文还介绍了该平台所涉及的多项关键技术,包括碰撞体检测技术、三维建模技术、视景裁剪技术等,并采用XML脚本文件加载数据实现了平台的扩展性。本文基于该平台实现了辽宁师范大学虚拟校园、北京部分城区虚拟漫游、以及虚拟社区漫游,实现漫游平台的软件开发环境为Visual Studio 2003和DirectX 3D。