随着我国工业的不断发展,工厂废气产生的大气污染日益严重。污染扩散可视化将有助于大气污染的科学管理,为环保部门提供直观、科学的分析手段。然而,建立污染扩散可视化场景涉及许多问题。虚拟场景的构建首先要进行三维地形仿真,然后,在场景中模拟污染气流扩散,针对这种复杂场景,需要对绘制时的真实感与实时性进行平衡处理。为了满足用户在场景中的沉浸感,还要对系统进行优化处理实现可漫游功能。本文在认真分析和总结相关工作的基础上,进行了如下的研究工作:第一,本文研究了一种基于位图获取高程构建三维地形的方法,这种方法便于地形的获取和修改。对于位图中忽略掉的地形风貌,本文采用分形技术中的Diamond-Square算法对网格点进行融合,使山体地形更加符合自然特征。第二,本文采用高斯扩散模型描述高架点源的浓度场,基于粒子系统对污染气流的运动过程进行了模拟。由于采用固定粒子大小绘制烟雾的常规方法实时性和真实感不够高,本文则提出随粒子在浓度场中的位置移动改变空间粒子的大小、颜色与透明度,既实现了烟雾生成的逼真效果,又达到了降低粒子数量的目的。第三,本文采用openGL的显示列表、双缓存技术提高了场景绘制的实时性,采用Billboard技术增加了粒子团的三维效果;另外,针对粒子系统绘制烟雾受空间范围限制的问题,本文根据流体力学方程建立污染物扩散的模型,对Jos Stam提出的二维烟雾模拟方法进行了改进,实现了大范围区域的污染扩散可视化。第四,以某一地形场景为背景,建立了一个用键盘进行交互的漫游系统。针对在大范围场景漫游时系统的性能要求,本文对场景实时调度、层次细节模型、消隐裁剪处理等方面进行了研究。