虚拟现实技术在城市规划、军事仿真、交通安防等领域发挥着重要作用,随着智慧城市相关应用的普及,三维数据的爆发式增长已经远远超出了计算机内存的容量,海量数据的加载、处理、可视化已经成为了学者们研究的热点问题之一。随着硬件性能的提升,显卡每秒钟可以处理上亿个三角形,但与此同时人们对三维数据的加载效率、渲染质量提出了更高的需求,需要研究更有效的海量数据处理方法。本文对海量三维数据的组织,包括几何数据与纹理数据的组织方法分别进行了研究和分析,以及海量数据在三维场景中快速加载和调度方法。最后结合实际科研项目需求,构建了三维城市可视化仿真系统。（1）本文提出了一种海量三维数据的组织方法,通过建立层次包围盒与八叉树混合索引,并进行模型简化,得到带有LOD结构的层级瓦片数据。最后通过实验证明本文提出的索引方法在进行城市三维模型检索时有更好的查询效率。另外,在经典的二次度量误差算法的基础上提出了基于GPU并行的三维模型格网简化算法,并进行了相关实验,从实验结果可以得出,算法具有良好的简化效率和简化质量。（2）为了使得大规模三维数据可以在场景中加载并流畅运行,本文介绍了现有的场景加速和优化方法,如视锥体剔除和遮挡剔除,并在此基础之上利用屏幕空间误差作为调度的标准,利用多线程并行技术,提出了一种海量三维场景快速调度方案。在实际工程应用中具有良好的显示效果。（3）简要阐述了纹理过滤和Mip Map技术原理,并将虚拟纹理技术应用于大规模纹理数据管理。研究了虚拟纹理如何向物理纹理的转换方法,而后阐述了虚拟纹理的快速调度方案和纹理反馈机制。最后探讨了虚拟纹理映射过程当中,使用不同的纹理采样方式可能会产生的一些问题及其解决方法。（4）综合集成本文提出的理论、方法和技术,研发了智慧园区三维资源管理平台,平台在相关科研和工程项目中得以运用。通过上述工作,本文在很大程度上解决了海量三维模型数据在平台中加载、显示问题。论文对如何进行大规模三维场景组织与调快速度提供了相关的理论和方法,对三维GIS的发展产生了一定的贡献,有助于进一步丰富智慧城市的应用研究场景。