近年来,随着空间测绘技术的发展,地形数据在精度和广度上不断深化,出现了覆盖全球的地形数据。如何有效地组织地形数据,对大规模地形进行内外存建模,实现无约束全景漫游,是当前的研究热点。本文的研究目标为支持无约束全景漫游的大规模地形层次化建模和绘制效率优化,选题对大型空间信息可视化漫游具有重要的理论和现实意义。首先,通过分析地形内外存建模算法的国际最新研究成果,发现兼顾地形的整体信息和局部信息是实现大规模地形无约束全景漫游的关键。采用Lindstrom的地形分块多分辨率组织结构,结合微软研究院Hoppe渐进网格的思想,设计出上层四叉树下层二叉树的双层结构地形模型,在绘制地形局部时,保留对全景地形数据的管理;对局部视点相关地形数据设置数据缓存,利用循环二维数组存储地形块数据,使用绘制和调度双线程,实时调度地形数据,实现地形的快速平滑显示;通过强制不可剖分的三角形二叉树剖分规则,解决双层结构地形模型带来的裂缝问题。其次,在建立地形模型的基础上,从全景绘制和局部绘制两方面对绘制效率进行优化,重点研究:在全局范围内构建饱和四叉树包围球,自顶向下进行视域剔除;对局部绘制的规则网格进行三角形条带化处理;使用顶点数组,提高大规模地形绘制效率。最后,为验证双层结构地形模型的有效性,设计并实现了大规模地形可视化系统。实验表明该系统可以取得较高的帧率和较好的绘制效果,能够实现大规模地形的无约束全景漫游。将研究成果应用于863课题,解决大规模空间场景的高速绘制和全景漫游问题,达到预期效果,是对大规模地形全景漫游技术的一次有益探索。