自20世纪90年代初以来,虚拟现实(又称虚拟环境)技术一直是信息领域研究、开发和应用的热点方向之一,虚拟现实技术、视景仿真技术和计算机图象技术的发展极大地推动了三维地形虚拟仿真技术的发展,这种技术有广泛的应用前景。 沉浸感、交互性和想象是虚拟环境的三个基本特征,如何在三维地形虚拟仿真中体现这三个特征,实质上是对在三维地形虚拟仿真中如何实现图象的真实感和绘制的实时性提出了挑战。图象的真实感与绘制的实时性是矛盾的,绘制的图象越逼真、真实,建模时就构造得越精细,消耗的时间就越多,由于计算机硬件性能的制约,构造的模型越复杂,在绘制时达到实时效果就越困难,实时性差,观察者就难以接受。 本文介绍了虚拟现实和视景仿真的概况,研究了三维地形虚拟仿真的一般过程,重点对光照模型、纹理映射技术、实时消隐技术、实时漫游技术以及模型简化的层次细节(LOD)简化技术和模型表示的多分辨率树技术进行了研究,对影响图象的真实感和实时性的主要算法进行了详细讨论,特别是四叉树多分辨率模型和四叉树多级纹理映射。对自然景物模拟在本文中也作了介绍,包括分形技术与粒子系统等。在上述基础上,本文对建立一个三维地形虚拟仿真的系统作了研究,对其中的主要技术和主要构件进行了详细讨沦。