三维地形场景可视化是计算机3D图形学研究的一块重要领域,也是3D图形渲染引擎的核心部分,在最近几年来已经广泛应用到3D游戏、虚拟现实、战场环境仿真以及3D-GIS等多个应用和研究领域。随着3D可视化技术应用的深入和计算机硬件技术的不断发展,人们对大规模地形场景的渲染提出了更高的要求。同时伴随着遥感技术的发展,获取地形高程信息以及地球影像数据也得到了快速发展,这就为3D-GIS的发展提供了最基本的数据。在3D-GIS领域中,大规模地形渲染是它的基础核心部分,有助于用户对空间数据相互关系及其分析结果的直观理解,也是构建数字地球的一个重要组成部分。本论文来源于实际3D-GIS项目,实现了大规模地形场景的实时渲染,为城市规划、防洪减灾、虚拟现实等领域的应用提供了基础平台。本文首先介绍了规模地形实时绘制的起源、发展、典型算法及其国内外的相关工作;然后详细介绍了3D数学基础以及地形模型生成技术,包括3D常见坐标系、数学变换、图形渲染流水线以及地形可视化技术;并且采用分层分块的金字塔模型处理大规模虚拟地形场景的可视化问题,结合LOD技术设计并实现了一个大规模地形的纵向分层横向分块的解决方法,详细说明了金字塔模型分层分块方案的规则和方法;最终实现了一个基于四叉树结构的大规模地形实时渲染漫游系统,并对加载与渲染大规模城市模型进行了研究与优化。本论文的研究成果已被应用于3D-GIS领域,包括土地利用管理系统、矿山开发监测系统、小城镇综合管理系统等,这些可视化系统的特点是其在数据处理上都具有大规模的地形数据。