随着计算机图形图像和软硬件技术的迅猛发展，构建一个三维、实时交互、沉浸感的虚拟地理环境逐渐由梦想成为现实。人们对周围环境的认识从传统的二维思维方式转向更自然的立体空间的思维方式。然而技术的发展毕竟是有限的，而客观存在的地理环境中的数据是无限的，因此解决基于海量数据的三维场景的实时绘制问题是实现这种转变的关键。大规模室外场景三维实时可视化是地理环境三维可视化的一个重要问题，目前国内外已经对此进行了广泛研究，提出了很多理论和计算，但远未解决大规模室外场景实时渲染的问题，因此研究大规模室外场景实时可视化技术具有重要的理论和应用价值。　　 本文研究了大规模室外场景数据的组织、调度和渲染加速技术，对室外场景生成和实时显示问题进行了广泛的探索。地形是大规模室外场景的关键要素，而规则格网RSG地形是地形主要的表达方式之一，且在实时渲染效率方面大大优于TIN，因此论文对RSG地形实时可视化进行了重点研究，同时也对室外动态场景的组织进行了探索。　　 本文的研究内容和创新之处如下：　　 1.提出了一种基于RSG地形的实时连续多分辨率算法。论文对地形多分辨率LOD模型和相关算法进行了深入研究，针对目前广泛使用的四叉树地形多分辨率算法，提出了一种新的实时连续多分辨率算法。与目前广泛使用的基于四叉树的多分辨率算法不同，该算法将地形多分辨率算法的最小单位从单独的顶点升级为地形的一个小单元，通过采用硬件顶点缓冲和硬件索引缓冲相结合的方式，直接在GPU中实时构造地形多分辨率，消除了多分辨率四叉树结构；通过快速构造“次优化”的多分辨率地形，减少了构造“最优化”多分辨率地形所带来的部分开销；应用简单的“缝补”模板算法自动消除地形裂缝，避免了四叉树算法消除裂缝需要维护顶点间复杂的依赖关系的需要；综合考虑视野参数，形成了更合理的动态误差计算公式；用LOD评价因子区间代替简单的LOD评价因子阈值，减少了在不同分辨率间频繁切换时的抖动现象。　　 2.提出了基于粗粒度页和细粒度片的动态调度方法。论文分析了传统的地形流式处理方法和八叉树场景组织的优缺点，然后把松散八叉树引入动态场景的组织，并提出了数据调度流水线的概念，在此基础提出了基于粗粒度页和细粒度片的动态调度方法。该方法是基于外存(Out-Of-Core)的实时调度方法，用粗粒度页Page组织地形，用细粒度片Tile渲染地形，既避免了频繁读取外存，又实现了对大范围的地形场景数据的精细调度；通过把调度过程分散到流水线的各阶段和各帧，减少了“爆发式”内存和磁盘I/O请求，确保了渲染的平稳性；利用数据调度流水线的阶段性管理Page和Tile的生命期，避免了Page和Tile不必要的状态转移带来的开销；利用内存池管理Page和Tile的内存分配和回收，便于高效率使用内存。　　 3.提出了基于最小二乘法平面拟合的地平线遮挡剔除算法。论文详细研究了基于包围盒的地平线遮挡剔除算法，认为基于包围盒的地平线遮挡剔除算法没有利用坡度信息，拟合效果差，递归层次深，并相应提出了基于最小二乘法平面拟合的地平线遮挡剔除算法。该算法利用最小二乘法平面拟合逼近地形，充分利用了地形的坡度信息，在应用于起伏地形时，明显优于基于包围盒的地平线算法。