随着遥感、地理信息等技术的发展,能更加方便快捷地获得高精度地形数据,对数字高程模型的应用也越来越广泛。细节层次模型(Level of Detail,简称LOD)可以减少场景绘制数据量,显著提高复杂场景的绘制速度,最大程度地改善画面的质量和绘制效率,实现场景的动态实时显示,从而具备高效简化场景的能力,被广泛的应用于地形建模。为了提高大规模地形绘制效率,基于计算机图形学、地理信息技术、可视化技术和虚拟现实等技术,详细研究了细节层次模型及其相关技术。本文主要研究内容与成果如下:(1)提出了基于视点运动的节点评价函数,改进了四叉树LOD模型生成算法,即基于多分辨率约束四叉树视点运动误差的改进方法(Improved method for motion error of quadtree based on multi-resolution constraint,简称I-MQBMR)。该评价函数综合了地形粗糙度、视点距离与运动矢量三方面因素,用于指导地形节点分割。实验表明,I-MQBMR算法可以实现良好的地形自适应分割,增加视点运动速度时能降低地形绘制复杂度,从而提高了地形绘制效率,也提高了图像帧速。(2)提出了视点预测算法,即基于动态步长的埃尔米特插值视点预测算法(Viewpoint Prediction of Hermite Interpolation Algorithm Based on Dynamic Step Size,简称H-VPDSS)。通过改进埃尔米特插值预测算法,利用步长的动态变化机制与地形数据调度策略,实现预测视点和预测得到的视点内数据预取。实验表明,使用了H-VPDSS算法的地形绘制拥有更稳定的帧速。(3)设计了不同视点运动速度下坡度、坡向和剖面的变化实验,随着视点速度的改变,地形模型绘制三角性数量不同,地形模型复杂度同时发生改变,坡度、坡向和剖面随之同步发生改变,实验表明I-MQBMR和H-VPDSS算法是有效的,且保持较好的地形真实度。