近年来,图形图像技术与计算机应用技术的结合得到了深度的成长,大规模地形可视化与其衍生而来的实时渲染技术也在各个领域得到了广泛的应用与推广,表明该技术在这些领域起到了重要的作用。在计算机图形学的相关研究与应用中,如何准确且快速的实时绘制大范围地形一直是学科研究的重点和难点,实时渲染需要在画面的完整性上保持与静态渲染同步,同时在绘制速度上去逼近静态渲染的速度,这在对实时渲染的算法设计上是一大挑战。在大规模地形的实时渲染领域,细节层次(Level of Detail,简称LOD)算法可以在渲染效率和渲染效果的平衡性上做到较好的调控,细节层次算法通过模拟人眼的特性将部分人眼无法察觉或不易察觉到的特性简化,对不同地形区域建立不同分辨率的细节模型。由于简化后的地形区域位于人眼不易察觉的区域,使得肉眼很难去辨别简化前与简化后的细节差异,满足了实时渲染上速度和真实性的平衡。在进行实时渲染时,每帧都需要从内存将原有地形节点调出,同时将新的地形节点调入内存,在内外存调度上需要消耗大量的时间,因此需要使用适当的磁盘调度机制,根据当前视点的移动轨迹提前预测下一帧视点可能位置,并提前将下一帧所需渲染节点加载到内存中,可以减少内外存调度所消耗的时间,提高渲染的效率。本文对现有的细节层次算法以及地形节点的磁盘调度机制进行学习后,提出基于限制四叉树的多控制因子LOD算法,对现有细节层次算法进行改进,可以更好的保持实时渲染过程中渲染画面的效率和真实性的平衡;与此同时,将埃尔米特插值算法应用到地形节点的磁盘调度算法中,大幅度减少内外存地形数据交换的时间,提高系统的渲染速度。本文主要具体工作如下:1.对大规模地形的实时渲染技术进行深入研究,对当前针对该问题的学术成果进行了学习,并了解了实时渲染技术的应用成果,同时,对细节层次算法LOD、物体的可见性剔除原理、裂缝消除技术、地形节点的磁盘调度算法进行了进一步的了解和学习。2.在深入学习了现有细节层次算法的基础上,提出了一种基于限制四叉树的多控制因子LOD算法(Multi-control factor LOD algorithm based on restricted quadtree),在现有LOD算法的基础上新增视相关因素,不但可以提高渲染效率,也增加了渲染的真实性;同时,在视域剔除方面对地形节点使用圆形包围球进行可见性剔除,相比于仅对视点使用六边形视锥体,圆形包围球在判断地形节点是否位于视锥体内部的计算过程更为简单,可以更快速的进行节点可见性判断,从而提高渲染的效率。3.在基于埃尔米特插值算法的基础上,提出一种地形节点的磁盘调度算法。该算法可以对视点当前位置和视点之前所经过的位置进行外插计算,预测下一帧视点所在位置和视角,并提前将该位置下所需渲染的地形节点数据从外存加载到内存中,经过视点预测后的算法可以大幅度减少地形节点的内外存调度时间,避免在内外存调度大量地形节点占用时间导致的渲染帧率下降。