如今计算机图形学推动着三维渲染技术的发展。大量的商业渲染方案也逐步应用到三维地理信息系统中。兴起的图像渲染技术成为了打开地理信息产业另一大门的新钥匙。逼真的三维图像渲染已经成为全球广泛的研究方向之一。它不仅是计算机图形学研究的重要课题，也是三维地理信息产业发展过程中的必经之路。三维效果的真实表现及渲染算法的优化改进，不仅是图形图像研究的基础与重点，而且在三维地理信息系统中具有重要的意义。本课题是以GPU可编程管线为核心，以图形图像处理的渲染方法为基础，对三维场景提升真实效果的研究。其主要内容包括渲染框架及后处理技术两大类。在渲染框架的研究中，本文介绍了不同的渲染方法，重点研究了延迟渲染的整体流程，同时对不同的光照算法及各类的贴图映射技术做了深入分析，最终设计并实现了三维图像渲染系统。在后处理技术的研究中，主要对国际上流行的后处理技术做了研究与应用，包括：High Dynamic Range（HDR）的渲染环境曝光，Depth of Field（DOF）的景深模拟，ScreenSpace Ambient Occlusion（SSAO）的明暗细节，Digital Image Processing（DIP）的图像色彩调整等。本文的三维渲染系统主要使用Open Scene Graph（OSG）来管理场景数据并通过OpenGL Shading Language（GLSL）完成渲染效果。以VRMine导出的数字矿山工业广场为示例场景，对其在整个框架中的表现效果做出应用，并对其性能上的优劣做了分析。