水是人类生存和发展不可缺少的重要资源,用计算机生成真实感强的流域虚拟视景,并与视景实时交互是虚拟现实领域最具挑战性的研究方向之一。本文在认真分析和总结相关工作的基础上,系统研究江河流域视景的三维建模、多细节层次模型简化及视景交互等实时绘制加速技术,以及江河水质污染扩散三维可视化,所做的主要工作和研究成果如下:本文首先基于ArcGIS建立了部分湘江流域长沙段的数字高程模型,通过水流向、汇流能力生成相应河网,并采用距离加权逐点插值法使得河网更加完整。在此基础上,针对传统方法以图像质量换取速度的缺点,提出一种自适应四叉树多分辨率混合算法,该方法结合ROAM算法与分块思想,将研究区域江河流域进行逻辑分层分块,子块内部通过误差判断确定是否需要进一步ROAM细化,这样即保证了图像的质量,又保证漫游的实时性要求,从而大大提高了渲染速度。同时,针对流域仿真的真实感需要,提出了一种优化的Tiling纹理映射算法,该算法将纹理的四叉树与几何地形的四叉树很好对应起来,从而减少纹理坐标的计算量。同时,将纹理的颜色阶与水质污染模型结合,对江河流域水污染扩散情况进行时间纬度上的动态显示,为预测水质变化状况提供了科学依据。最后,本文设计开发了一个虚拟流域交互漫游系统,对前述的流域三维可视化关键技术进行应用,通过实例验证了文章所研究的关键技术的有效性。