虚拟室外场景的建模技术是实时仿真、电子娱乐以及飞行模拟等许多重要应用的底层支撑技术，也是图形学与虚拟现实技术中一项重要的研究课题。然而由于室外场景的规模巨大和形态复杂，很难随心所欲地构造一个室外虚拟场景。随着信息获取技术的不断发展和数字地球、数字化战场等研究的发展，如何快捷自动地生成虚拟室外场景成为目前虚拟现实研究中的一个重要课题。 本文所做的研究工作主要集中在三方面： 1、提出基于样例的室外地形生成。传统的地形生成算法是以分形方法为主的，但是分形算法生成的地形难以控制。而目前的手动地形生成方法虽然能产生非常逼真的地形效果，但是都需要较多的交互控制。本文提出了基于样例的室外地形生成方法，并给出地形场景从几何数据到纹理数据生成的完整解决方案。场景的几何数据是从真实的DEM数据库中得到，首先生成一张表示地形轮廓的彩色图并指定每个区域的地形特征，然后根据地形特征进行地形检索得到需要的地形样例图，接着再根据地形轮廓图的地形区域轮廓在地形样例图中选择地形块并拼接到地形轮廓上，这样构成了一幅新的地形数据图，而纹理数据是基于航拍照片利用区域划分的纹理合成方法生成的。本文方法能够快速地生成地形场景数据，具有控制简单、交互少、地形特征多样化的特点，适用于大尺度地形场景的快速生成。 2、提出一种基于细胞自动机的快速城市建模方法，该方法以图像作为输入实施动态演化生成一张城市规划图，然后根据模型数据库中建筑物模型进行三维叠加从而构成一个三维城市场景。相对于传统的城市建模方式，该方法简单高效耗时短，能够生成规模巨大的城市场景模型。此外，本文方法是一个不断迭代的动态生成过程，非常适合模拟城市的时空发展。 3、提出了一个动态天空场景的实时模拟框架模型。天空球的构造采用与视点关联的方法保证了天空球的定采样以及无边界效果，利用纹理扰动的方法实现了云层飘动的效果，并且绘制时简化了散射效应的计算。本文方法的绝大部分运算都是通过可编程的图形硬件实现的，使得本文方法的实时渲染效率非常高。相对于其他的天空实时绘制算法，本文模拟的天空场景有更逼真的效果。同时根据简单的参数设置可以模拟出不同天气情况下的天空场景。 虚拟室外场景的高效建模方法