城市园林景观具有生态、文化、社会和审美等多重功能,科学合理的园林景观组织是城市建设的重要组成部分。面向园林景观的三维构建、景观可视化以及沉浸式虚拟展示研究,已成为当前园林景观仿真领域、虚拟现实技术领域的研究热点。具有丰富景观要素的园林场景,由于场景复杂、空间规律不明显的特征,在三维模型构建、组织以及虚拟展示方面存在一定的难点。目前,传统三维园林景观构建与虚拟展示存在景观空间组织不灵活、虚拟园林仿真应用于现实的局限性以及园林植被、建筑模型构建工作量较大等问题。基于上述问题,本文综合利用虚拟现实、虚拟植物以及地理信息系统等技术,集成参数化植物建模方法、虚拟现实沉浸式等技术,研究参数驱动的虚拟园林景观综合构建、组织和展示总体流程。主要研究内容和成果如下:(1)园林景观要素的三维模型构建。针对园林景观中的主要景观要素进行三维模型构建:利用参数化的植物建模方法,根据实测获取的树木形态结构参数,快速、简便地构建具备高真实感的不同树种的园林树木模型,为树木模型添加了层次细节模型节点、Billboard节点等,提升园林植被景观的绘制效率;利用地形点云数据,构建了园林三维数字地形模型;通过OpenGL着色器语言,构建了实时波动的园林水体模型,实现了基于光线方向的水体菲涅尔动态光学反射效果;此外,构建了快速生成的批量建筑物模型、天空背景模型等其他园林场景模型。(2)提出三维园林景观构建与虚拟展示的概念模型并整体实现了园林景观的三维可视化。基于OpenSceneGraph(OSG)图形渲染引擎,实现了各类三维园林景观模型的可视化,通过数字化的矢量图层,灵活管理和组织各类园林要素,实现参数化控制的各类园林景观空间布局,合理组织了三维空间中各类景观之间的空间拓扑关系。通过集成跨平台ArcGIS Engine组件,管理包括地形数据、矢量数据在内的园林场景基础数据。通过场景视域裁剪、层次细节模型等技术,提升了园林景观的绘制效率和渲染实时性。实现了交互式的三维场景浏览,提供整体园林景观的六自由度全方位展示。(3)三维园林景观沉浸式虚拟现实展示。采用Oculus Rift虚拟现实设备系统,以OSG图形渲染引擎为基础,实现了整体三维园林景观面向虚拟现实头盔显示设备系统的场景数据传递,在Oculus SDK的支持下,进行了整体三维园林场景在沉浸式虚拟现实模块中的二次渲染,构建了对应的OSG相机浏览接口,实现了三维园林景观在虚拟现实头盔显示设备中的双眼沉浸式虚拟展示,为虚拟园林景观与现实接驳提供帮助。同时,根据虚拟现实渲染实时性的需求,基于可编程绘制管线技术,研究了基于OpenGL着色器语言的GPU加速渲染在园林树木植被绘制过程中的应用可行性。