虚拟现实技术已经在工业制造、虚拟建筑物的设计、数字城市、虚拟作战环境、教育、参观、娱乐等领域获得广泛的应用。从游戏娱乐、家居设计到战场模拟,耗资巨大的实物被计算机变成了一个虚拟世界,凭借虚拟现实技术人们可以进入这个由计算机模拟的虚幻世界并可以像对待真实世界那样去操纵和改变它。所有这些应用都是以实时绘制技术的研究突破为背景,只有提高了系统的实时性,用户与虚拟场景才能在进行互动和交流时产生沉浸感。随着虚拟现实应用领域的日益扩大及应用内容的复杂化,真实感图形实时绘制技术的需求急剧增加。特别是随着大规模数据获取和生产技术的发展,大规模实时地形在虚拟场景中的广泛应用使我们需要处理海量的地形数据。因此研究并采用一些可应用于现有通用计算机平台高效的图形绘制算法,以加速对复杂场景的绘制,进而解决绘制算法在速度、质量及场景复杂度之间越来越突出的矛盾已成为计算机图形学领域一个非常重要的课题。本文探讨大规模复杂虚拟场景的构建技术,致力于提供一个真实的、有效的计算机生成的虚拟环境。为此,1)本文分析了大规模地形的实时绘制方法,介绍了几种常用的地形LOD绘制算法,着重介绍ROAM算法,并实现了一种改进的ROAM算法,实验表明该算法能满足大规模地形的实时绘制要求;2)为了让地形细节更加丰富、更加真实,本文研究了地形过程纹理的生成技术、地形纹理的光照处理技术,并解决了大规模高分辨率纹理的映射问题;3)研究了自然景物道路、天空和雾的建模技术。本文受到国家863高技术项目(2006AA01Z328)和中科院计算机科学国家重点实验室开放基金(SYSKF0704)资助。