南水北调中线沙河段渡槽施工采用了预制渡槽架设施工新工艺，利用可视化仿真技术全面展示提运架装备施工工艺的虚拟仿真和工程动画，来表现南水北调中线沙河渡槽的施工工艺、施工过程、机具调配、工艺合理性等关键问题，为施工组织及选用提供科学的参考依据，并再现这一宏伟工程建设的虚拟场景，具有非常重要的工程意义和科学价值。　　 本文综合运用Solidworks、3Dsmax、Quest3D等设计软件，依托沙河渡槽施工工程，研究开发了沙河渡槽提运架施工虚拟现实系统。本文的主要工作如下:　　 1、对比分析了虚拟现实系统几何建模技术中多边形建模、面片建模以及NURBS建模的技术要点及其数学模型，分析了其中的优缺点，确定了最佳的建模方案，提出了一种在Solidworks建模环境中尽量减少CAD模型多边形数量的特征优化方法。　　 2、归纳总结了虚拟现实开发平台Quest3D几何模型的优化与转换方法，Quest3D的通道连接编程技术、通道组织方法等，研究分析了3Dsmax几何模型数据向Quest3D导入的两种交换文件格式及其优缺点，提出了一种在3Dsmax环境下优化几何模型多边形边面的方法，研究了使几何模型材质纹理UV坐标正确定位的方法，确定了几何模型最佳贴图分辨率，并利用全局光照和光能传递材质烘焙技术实现了渡槽施工虚拟场景光照材质和静态软阴影的效果。　　 3、以数字卫星地图为基础，采用基于数据拟合的地形技术完成了施工现场沙河河床地形的数字高程模型;编制Ocean通道组实现沙河河流的视觉景观模型;编制NaturePainter通道组实现大规模植被的高效率渲染;编制阶跃函数曲线通道，通过LUA脚本程序参考函数曲线调用ArrayTable数据库的方法，设计了施工进度用户查询的模块。　　 4、提出了一种基于Quest3D Newton刚体物理引擎实现虚拟场景中几何模型物理行为的方法，通过编制Newton刚体物理学通道组和动力学约束通道组实现施工机具的物理和动力学行为的仿真模拟。　　 本文通过三维可视化虚拟现实技术模拟了沙河渡槽建设的详细过程，突显了该工程的科技和技术创新，实现了施工过程及其场景环境的三维漫游，对于指导其它虚拟现实系统的开发具有一定的理论价值。