交互性是虚拟地理环境与传统二维地图相比最大的特点。目前虚拟地理环境中的三维交互是基于几何信息进行的，然而虚拟地理环境中不仅包括几何信息，还具有丰富的语义信息。认知心理学认为：知识不仅存在于人脑中，而且也存在于外部世界的对象中，人类对世界进行感知和认知以及决策是通过这两种知识的结合进行的。这对人机交互的设计具有重要的指导意义。虚拟地理环境中的语义信息可以作为交互知识，通过它可以实现自然高效的人机交互。本文在参阅、分析国内外有关文献和资料的基础上，将语义信息引入虚拟地理环境中的三维交互中，实现基于语义的三维交互技术。论文研究的主要内容如下：1、在分析总结文献资料的基础上，说明论文的研究背景及意义，总结国内外关于语义及虚拟场景编辑的研究现状，提出在虚拟地理环境中利用基于语义的三维交互，可以提高人机交互效率，完成复杂的交互任务。2、总结了当前虚拟地理环境中基于语义交互的基本理论。叙述虚拟地理环境的概念，说明虚拟地理环境中三维交互当前存在的一些问题；然后将三维交互按照交互对象划分为不同层次；最后叙述语义与本体的含义，重点分析了语义描述语言XML与CityGML的优势与不足，以及它们对本文描述虚拟地理环境中语义信息的启示，最后论述了语义与本体之间的关系。3、研究了虚拟地理环境中语义信息及其表达。首先论述虚拟地理环境中语义信息的组成，语义信息可以分为静态语义和动态语义，分别由交互对象和交互信息两部分表达。然后研究了语义信息的形式化描述方法，提出使用XML+OWL的语义描述语言，并对具体语义信息进行描述。4、从交互对象、交互过程及交互技术三个方面研究虚拟地理环境中基于语义的三维交互技术。语义对象是语义交互的基础，它由几何模型与语义模型构成；基于语义的三维交互的共分为交互对象确认、交互原语生成、交互语义解析、交互任务生成、几何状态改变五个步骤，这五个步骤组成了一个工作流，共同完成基于语义的三维交互任务；然后研究了基于语义的漫游技术和选择操作技术及其应用，并探讨了基于语义的交互技术融合的原理及方法。5、设计了基于语义的地形编辑原型系统结构；研究了在地形编辑过程中的一些关键技术；根据前面几章论述的理论技术和技术方案，实现了基于语义的虚拟地形编辑原型系统，并对原型系统各个模块进行了叙述。