虚拟现实技术是计算机图形学中重要的研究领域,而针对风、云、雷电等自然界现象模拟技术的研究在虚拟场景中占据了很大的研究范围。动态三维云模拟通常包含建模与渲染两方面,其中建模决定了云的复杂程度和外观形态,而渲染是模拟云的光照效果和逼真程度。本文基于真实气象数据进行大规模云模拟,在这两个方面研究适用于云模拟技术的应用方法。主要内容包括以下两个方面。在建模方面,针对目前可视化方法存在的建模外观形态偏规则等问题,提出基于消散粒子系统的精细三维云动态模拟方法。为使得基于WRF数据的云模型展示出精细的三维云外形,构建封闭的上下表面。利用改进的多邻域跟踪算法搜索出云的边界点,并采用Hermite曲线对云表面进行重新构建,最终加入Simplex噪声与圆球表面相结合,进行扰动,消除由于Hermite曲线带来的云表面规则现象,呈现精细的三维云表面效果。为了实现实时模拟云的消散过程,根据对三维云的浓度分布以及粒子位置进行消散函数计算。实验结果表明,该方法应用于云数据建模,在保证建模速度的同时,能够进一步精细云表面、展示云的动态消散过程。在渲染方面,针对现有的绘制复杂度高以及渲染逼真度偏低等问题,提出了基于多样性插值方式的三维云模拟方法。对光线投射中的采样点分析,利用采样点的光学属性,阈值范围使用不同的采样步长和插值方式,来实现云绘制方面的速度优势。为了可以展示云的光照效果变化情况,在增强云的光照强度方面,采用曲率计算方法,能够清晰体现三维云的内部结构信息和外部的形状细节。实验结果表明,该渲染方法可以提高绘制速度,并且能够增强光照效果真实度。