半个多世纪以来,月球探测一直是各国激烈竞争的科研领域。月球探测需要利用月球车探测器在月球表面实现软着陆,并执行较大范围的详细探测任务,为载人登月和建立月球基地做好准备。虚拟现实技术的出现为月球车的试验、优化等提供了一个新的有效的验证手段。创建包含月面地形特征的数字月面模型是进行月球车仿真最重要的部件之一,对研究是极具意义的。本文以上海航天局与上海交通大学合作的项目为背景,针对月球表面的环境特点,建立了具有真实感的数字月面,并成功地应用于月球车的仿真实验中。本文首先研究了三维地形生成的相关技术,并详细讨论了分形布朗运动的数学模型与基本性质,以及常用分形布朗运动的实现算法。基于随机中点位移法的思想,利用Diamond-Square算法生成了月面基础地形。接着根据人们对陨石坑的计算经验,得到了陨石坑近似的建模方法,生成了陨石坑。同时,利用三角形边界细分法生成了多种类型的分形石块。本文根据统计信息,将这两类月面的主要特征合理地与月面基础地形叠加在一起。然后研究了数字月面渲染所用到的相关技术。结合本课题的实际情况,将包含两类主要月面特征的数字月面地形进行光照、设置材质、纹理映射、阴影效果设置等渲染处理。最后,在Visual C++ 6.0的平台上,结合MultiGen Creator软件和SGI OpenGL Performer v3.2软件实现了真实感数字月面的创建,并转换成多种文件格式用于月球车的仿真实验。仿真实验表明,本文所创建的真实感数字月面模型符合一定的实际统计规律,也符合一定的物理规律,可以在实验中对月球车的动力性、稳定性、越障和避障能力等关键技术进行验证和考核,是满足仿真实验要求的。