“数字港口”以计算机信息技术为基础，以宽带网络为纽带，对港口及相关信息进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维数字化描述;并以此为平台，支持人们对港口信息的充分利用。“数字港口”使所有港口业务在“数字流”基础上形成联动，为航运管理带来新的管理理念。它的建立将为海上运输安全提供技术保障，对推动我国海上交通运输业的发展、促进对外贸易、振兴东北老工业基地、建设东北亚国际航运中心等也将，起到积极的推动作用。　　在应用层面上，数字港口需要在三维虚拟场景内，对船舶、货物、气象、航道等的现实状态进行模拟，呈现现实港口的各种活动。尽管虚拟现实技术和GIS技术已取得显著进展，但要在分布式条件下，做到地形三维模型的多用户共享与交互操作，则尚有困难。不仅客户端需要解决大量几何数据和纹理影像数据的动态传输和实时显示，服务器端也需支持多用户对海量数据的有效存取。计算机图形硬件技术是近年图形学研究的热点，如应用于虚拟港口三维地形的可视化上，将大大提高其运算性能和仿真效果。　　为此，论文针对上述问题展开研究，主要内容如下:　　(1)误差—四叉树索引结构的建立　　为使关系数据库系统高效地管理多分辨率地形数据，本文在分析基于四叉树算法的数据调用代价基础上，提出了包含细节层次信息的误差—四叉树三维索引方法，将多分辨率网格的节点映射到三维索引空间中，使其呈现出利于关系数据库处理的特性;并设计了基于关系四叉树的误差—四叉树索引结构，将循环递归的数据调用过程转变为与视点相关的范围查询过程，显著提高了地形数据的检索效率;利用关系四叉树的特性查找遗漏节点的策略，彻底消除了在运行过程中数据的递归查找，进而降低了数据调用的代价。作为分布式海量空间数据管理的关键技术之一，该索引结构极大提高了分布式RSG模型可视化数据的调用效率。　　(2)基于误差—四叉树索引的RSG多分辨率地形算法　　针对数字港的分布式可视化问题，本文应用误差—四叉树索引结构，提出了基于网络数据库的RSG模型多分辨率可视化算法。该算法实现了基于误差—四叉树索引的范围查询调用过程，以及客户端的多分辨率网格构建、裂缝消除和三角形条带构建等功能。采用误差—四叉树索引，满足节点评价测度的要求的节点才被调用，可在算法中省略对节点的递归式检测过程，减轻客户端的计算负荷;由于采用关系数据库系统管理地形数据，数据的安全性也得以提高。　　(3)RSG模型几何图像的层次四叉树结构　　为了适应GPU单指令多数据流并行运算的特点，消除循环操作，本文提出一种多分辨率RSG绘制加速结构——层次四叉树结构。该结构能将复杂的三维RSG多分辨率几何模型转化为层次几何纹理图像，很方便地将整个模型及多分辨率标识直接传送到GPU的片段处理器中，对RSG多分辨率网格进行相应的几何处理与光照计算。该结构利用GPU加速RSG模型的实时绘制过程，为提高仿真环境的计算能力提供了一个有效途径。本研究用最新的图形硬件技术提升空间数据图形的可视化性能，降低CPU作图形可视化处理时的运算负荷，使客户端系统获得更多计算资源用于其他分析和监控任务。　　(4)基于GPU的RSG模型动态多分辨率可视化的算法　　在利用图像预计算技术，将多分辨率四叉树RSG模型数据映射为层次几何纹理图像的基础上，本文提出了层次几何纹理多分辨率地形算法。该算法充分发挥了GPU的并行计算能力，实现了绘制视点相关的多分辨率地形模型的功能。试验结果表明，该算法带来很高的绘制速度和非常低的CPU负载，是利用GPU并行计算资源的先进手段。