三维场景建模是计算机研究领域的重要方向之一,有着较深厚的研究基础和广泛的应用前景。为三维场景建模开展服务封装实现通用统一的访问接口,可以在操作层次屏蔽掉各种造型软件的操作细节,使得多种造型软件可以协同工作。但现存的大部分工具仍然缺乏概念层次的领域表达能力,不具备专用建模工具使用技能的领域专家很难直接参于到三维场景建模中,只有具备几何造型操作以及编程等能力的建模人员,才能建立三维模型场景模型。本体论的发展为三维场景建模脱离具体的几何实现细节提供了新的观点和思路,即从概念层次的角度,开展三维场景建模过程,形成了概念层次的三维建模方法,使得不熟悉具体建模工具的人员通过领域知识建立三维场景模型成为可能。本文研究的基于语义的概念层次三维场景建模,正是这种面向领域专家且与平台无关的模型描述方法。该方法以领域专家作为目标用户,研究、定义和设计了三维场景模型的层次结构、特征、语义信息以及场景中各组成元素间的关系。实现了将底层的几何造型与上层的业务建模过程相分离的目标。为了将领域知识融入到三维场景模型中,丰富模型的领域表达能力,本文在模型上主要研究了以下几点:概念层次三维场景模型特征的分析,语义信息的描述、应用和存储方式的分析,语义关系的定义和实现途径。此外,本文引入了本体的概念,通过本体自身的描述方式和规则,对语义信息进行规范化和结构化,实现语义信息与三维模型的结合使得语义信息能够通过本体属性,本体结构和本体间关系的形式来依附在三维几何模型上。从而将领域知识融入到三维场景中,使得概念层次的三维场景模型更满足领域专家脱离具体几何造型平台的需求。本文的主要工作是在基于语义的概念层次三维建模基础上,设计并实现系统框架,其目的是向上层用户提供可视的、统一的场景建模界面,消除不同建模工具的异构性,并且将语义三维场景模型应用到实际建模过程中。该框架从模型数据接口的提供、数据的存储、数据格式的设计、数据的组装和分解以及数据的传递等方面来划分系统模块。框架实现上的重点和难点是模型组装器和解析器的设计,主要包括数据的抽取、本体的实例化、语义三维场景、场景元素间关系的组装和解析,以及语义约束的检验过程。最后,本文介绍了原型系统的实现细节,并通过场景实例来验证了系统实现流程和调用细节的正确性和合理性。在模型和框架上与现有的VR-WISE系统进行比较。结果表明本文所设计的方法在模型上具有更好的领域知识表达能力,在框架上具有更好的可扩展性,适应后续造型功能服务封装及应用要求。