森林林木动态变化有两个显著的特性:一是时间跨度大,二是空间尺度大。正是这两个因素使得林业科学在深入的研究面临着非常大的难题。而虚拟森林环境将计算机图形学技术、计算机仿真技术和林业科学知识相结合,构建了复杂的森林动态变化的研究对象,其超越时间和空间的限制的特性,为林业的科学研究提供了一个新型的工作平台,使复杂的森林动态变化过程的研究成为可能。因此虚拟森林生态环境的研究已经成为了当今林业科学研究所关注的新课题。本文主要做了如下工作:·根据蒙特卡罗仿真原理,通过计算机产生大量的随机数来模拟森林生长和分布的数据,进行统计实验,通过对空间相关性的分析研究,在确定协方差函数和相关函数的基础上,使计算机产生的数据的统计特征与被模拟林区的各种数据特征相符,从而得到虚拟森林的树高、胸径、冠幅等虚拟森林空间数据。·获得虚拟森林空间数据后,通过自然稀疏规律和林木竞争分析林分生长规律,提出以单木生长模型为基础的生长预测和林木枯死概率为标准的时变性仿真方法。能够为树木、森林的动态过程模拟建模提供详细的可靠的动态数据源,以实现整个虚拟森林时间序列的动态变化的模拟。·在可视化的界面制作技术上,在三方面作了改进,即:1.从树木的构筑型出发,将传统的几何建模技术与树木形态结构相结合,提出了一种交互式参数化树木建模的方法。2.研究了大规模场景中地形生成技术和渲染技术,在基于GPU的GeoMipMapping算法的基础上,给出了一种改进的地形多分辨率模型的绘制方法。3.本文还使用了多种特效技术,在虚拟森林环境中添加了天空、太阳光晕、雾等来丰富整个场景。