随着数字地球技术的发展以及“下一代数字地球”的概念的提出，数字地球将更加侧重于平台化构建以及对环境、健康、社会福利等重大问题的解决。因此，基于数字地球系统对自然环境仿真模拟研究，符合数字地球的发展趋势，意义重大。而作为自然环境的重要组成部分，植被景观实时仿真方法的研究则必不可少。　　目前，国内外对植被景观实时仿真方法研究主要存在四个问题亟待解决:一是景观植被的建模方法，即选取合适的方法对景观植被进行建模使其在生动、真实表现植被随风运动的同时能够最小程度地占用系统资源。当前主流的运动模型是基于骨骼的模型和基于顶点的模型，基于骨骼的模型在大规模场景的渲染中资源消耗严重，而基于顶点的模型在模型随风运动的过程中不够真实，因此这两种建模方法都无法单独应用于大规模自然环境中植被景观实时仿真的研究。二是风场模型的构建方法，在风场的构建过程中，为了节约资源，人们多采用Perlin噪声函数产生随机数的方法来实现，该方法虽然符合风场的运动但随机性太强，无法单独用于对植被运动的研究。三是环境效果渲染方法，对植被景观实时仿真的研究多侧重于植被的运动，而在环境渲染方面的工作量不足，渲染出的效果不够真实。四是虚拟景观的渲染效率，对大规模场景进行渲染的过程中，除了真实性研究之外，效率是备受关注的另一个问题，传统的效率提高方法是针对模型构建LOD(Level of Details)、利用GPU进行某一方面的加速等，并未对整个场景进行渲染加速，故在效率方面的提高并不大。　　针对上述四个问题，本文对景观植被的形变模型构建方法、虚拟环境中三维风场模型及算法、虚拟景观环境效果模拟算法以及虚拟景观的渲染加速算法进行了研究与实现，取得了主要成果如下:　　(1)实现了一套完整的植被模型构建体系。通过向精细模型中插入骨骼来构建骨骼模型，并使用边塌陷算法对精细模型进行简化来构建其它精度的植被模型，从而满足系统LOD的要求。实验结果表明，采用该模型构建体系并结合LOD算法使场景的渲染效率提高了70％。　　(2)提出了基于Perlin噪声函数与地形相结合的风场模型。通过将Perlin噪声函数与现实世界中地形数据进行结合，实现了真实数据驱动风场，很大程度上提高风场的真实程度;根据风场对植被模型的受力分析，从而得到风场对植被各个部分的影响。通过对同一实验区域的植被景观模拟分析表明:基于Perlin噪声函数的风场的风力是随机的，作用于每棵植被的风力相同，从而使得植被的运动过于统一，不够真实;基于perlin噪声函数与地形数据相结合的风场不但产生了随机的风力，而且由于地形因素的加入使得各个植被的运动更加具有层次感与真实感。　　(3)提出了一种基于光源空间透视的平行分割阴影图算法(LSPSSM)。该算法利用PSSM算法切割场景的思想突破了图形硬件对纹理大小的限制，同时利用LisPSM算法的抗锯齿思想降低了PSSM算法中存在的边缘锯齿效果。实验结果表明，采用LSPSSM算法渲染出的阴影分辨率是PSSM算法的三倍。　　(4)实现了多种虚拟景观场景渲染加速方法。包括植被坐标点随机生成并行算法、基于植被坐标动态加载的LOD算法以及GPU加速算法。实验分析可得，采用并行算法生成10万个坐标点的效率提高2.5倍;LOD算法渲染具有700万个面的场景，在不影响显示效果的情况下，效率提高2倍;采用GPU加速算法绘制具有44000个骨骼点的骨骼树比传统的骨骼动画绘制方法绘制速度提高了32.3倍;采用GPU加速算法绘制10万个二叉面的速度是传统绘制方法的5倍;采用GPU加速算法绘制40000个实例化植被模型的速度是传统绘制方法的11.9倍。