杉木是我国最重要的用材林树种之一,而用材林经营管理的实质在于通过人为的控制使之生产出数量多、质量优的木材。这无疑要求对林分的动态过程需有个清楚的了解。采用常规的试验方法研究森林生长规律和经营管理效果,不仅试验的周期长,而且耗费大量的人力、财力。正是由于森林经营的功能多样性、动态性和周期性等特点,通过构建虚拟森林环境来模拟森林的自然生长和经营管理的过程和结果具有重要的科学意义。树木的模拟是计算机图形学在林学可视化领域应用的核心问题,它主要是应用计算机图形学相关理论与研究方法来模拟和可视化表达树木的形态结构及其生长过程。本文根据树木构筑的理论,结合实验区实测数据,提出基于形态结构特征的单树杉木计算机建模方法;并基于面向福建省地域特征的杉木林生长模型和经营管理模型,对在三维虚拟森林环境中模拟杉木林分自然生长和人工经营措施的原理与技术方法进行了探索性尝试。本文主要的研究工作如下:(1)从单棵树木的几何建模与绘制、真实感森林场景绘制、森林生长模型、森林经营管理可视化模拟四个方面对论文相关领域的研究现状进行了较为详细的总结和归纳,并指出了当前研究所存在的不足。(2)根据实测数据和树木构筑的特点,通过拓扑结构的描述方法与几何形态参数的定义重构成具体的植物空间形态,提出了基于形态结构特征的一种交互式、参数化的树木建模的方法。并在此基础上建立了福建省典型树种—杉木的几何模型。(3)研究树木生长模型的可视化表达,分析单株木的生长模型,把模拟的的形态特征参数映射为三维模型的几何参数,构建不同生长阶段的模型,并且根据此模型研究在单株环境下树木的生长模拟;分析树木的林分生长模型,研究真实感森林场景构建的若干技术,并根据此模型研究在森林环境下对树木的生长模拟。(4)提出了基于虚拟森林环境的林分经营模拟方法。以林分抚育间伐和更新造林为例,通过研究林分密度控制等相关理论和技术规范,对虚拟森林场景中模拟林分人工经营活动的方法和??问题进行了探索性尝试。(5)在相关理论算法研究的基础上,设计了一个面向森林经营管理的虚拟森林原型系统—虚拟森林生长和经营模拟系统。系统以林业二类调查数据为数据源,实现二维地图管理、虚拟森林漫游、林分生长模拟、林分经营模拟和林分信息统计等功能。并以福建顺昌县浦上林场为例进行了实例分析与结果检验。