目前,面向城市/区域仿真逐渐成为一个研究热点,随着计算机图形学和虚拟现实技术的发展,人们对于虚拟仿真环境的实时性、沉浸感提出了越来越高的要求,希望以更自然的方式来观察效果更逼真、范围更广的虚拟场景。从理论上讲,城域景观场景的复杂性是无限的,而任何硬件单位时间内的处理能力总是有限的。在城域景观仿真系统中,需要处理的数据量庞大、模型数目多,并且可见性判定和碰撞检测时的效率较低。因此,场景模型不同的组织和管理方式直接影响到系统的性能。本文参与设计并实现了一个面向城市/区域级的大场景、多精度等级的VRGIS (Virtual Reality Geographical Information System)虚拟现实仿真平台。VRGIS是一个基于OpenGL开发的三维图形引擎,支持由多数据源的海量数据构建的三维场景的稳定快速导航,采用组件式开发技术使VR与GIS两大功能模块实现无缝集成,具备多种自然现象的模拟仿真功能,具有真实感强、交互性强和仿真效果佳等优点。VRGIS平台已通过国家软件评测中心的质量认证。本文在研究现有各种虚拟场景组织及优化方式的基础上,引入了层次包围盒(HBB, Hierarchical Bounding Box)的方法来组织和管理VRGIS平台中的场景模型,使用HBB结构来对场景结构进行优化组织,并基于此结构实现了VRGIS仿真平台中可见性剔除、LOD、碰撞检测等功能。本文为VRGIS平台设计的最核心部分,其中,使用人工智能的视锥体裁剪方式以及基于HBB结构的城域景观大块场景LOD的实现为本文的主要创新点。