随着空间信息技术、虚拟地理环境、数字地球技术与应用的快速发展，以及全球变化中森林生态系统所处于的重要位置与作用，数字森林环境的建设以及相关应用，逐渐成为地球表层系统科学、遥感科学、森林生态系统健康安全与资源管理等领域中的研究热点。森林场景三维建模，是构建数字森林环境的核心技术。但是，当前数字地球、数字流域、数字森林环境等虚拟地理环境的研究主要侧重地物几何模型、重信息技术，而轻地理结构与模型，例如，当前虚拟地理环境中对于森林系统中真实森林三维结构、多样性组成空间分布、树木健康与病虫害、火灾、雪灾、光辐射机理等的森林地理表达与模拟，还很薄弱。因此，如何集成遥感与虚拟地理环境来构建在结构、组成以及过程上相似的真实虚拟森林环境，如何基于构建的真实三维森林场景模拟与验证遥感数据，即如何促进虚拟森林地理环境建设与森林定量遥感、遥感模拟的集成研究等，逐渐成为遥感科学与地理信息科学共同的研究前沿。　　 本文在总体思路上是把遥感信息科学/技术与地理信息科学/技术密切结合，在方法技术上是把定量遥感模拟(遥感参数提取、遥感模拟)与虚拟地理环境两个前沿领域进行交叉研究与集成，并以国家重点基础研究发展计划973资助项目“陆表生态环境要素主被动遥感协同反演理论与方法”的大野口实验获取的云杉场景的三维结构数据和波谱数据、以及国家“十一五”高新技术发展规划(863)项目“基于多源遥感信息的松材线虫病综合监测预警系统研究”的无人机遥感数据为基础，开展了以下几个方面的研究：　　 (1)分析总结现有的关于树木与森林场景的多种建模方法与研究状况，重点阐述如何从各种遥感数据中获取树木信息以及地形信息、以及在特殊环境下的森林三维场景构建方法，建立了森林场景三维重建的技术框架。　　 (2)结合激光雷达与航空影像数据，研究了从数字地面模型、数字表面模型、到冠层高度模型，以及面向对象获取冠幅等林木信息的方法，采用局部最大值算法提取树冠冠顶位置和树高，使用AMAP生成三维树木信息，基于虚拟地理环境平台，实现森林场景三维重建。并以甘肃黑河流域大野口云杉林区为案例，开展了试验研究，结果验证了本文提出算法的可行性。　　 (3)采用SIFT算法完成对浙江宁波象山林区无人机影像的镶嵌工作，设计面向对象以及最邻近方法，实现对林区镶嵌图分割以及病虫害树木和正常健康树木的分类；采用AMAP以及三维建模平台完成对不同树种的三维建模以及病虫害森林场景的三维重建。　　 (4)总结分析了现有的遥感模拟方法，分析了并获取了甘肃黑河流域大野口超级样地的二向反射特性，通过PBRT场景描述语言构建大野口超级样地的三维模型，基于PBRT框架结构，用蒙特卡罗光线跟踪方法实现对大场景进行模拟。