随着国民经济的快速增长及水上交通的日益繁华,我国内河通航建设也进入了新的发展时期。为了紧跟当今全球信息化和数字化的普及脚步,中央和交通部提出了“数字航道”的构建目标。数字航道的建立对于内河航运的影响作用也越来越大。相比公路运输、铁路运输和航空运输,内河航运具有占地少污染低、廉价运货量大、依托基础设施少等特点,是货运物流化的理想之选。内河航运通过对水资源的充分利用,可以降低运输的物流成本、扩大资源效益。无论是从航道的日常监督管理和长远的规划设计方面,还是从内河通航环境的维护和改善方面来看,建立数字航道,对内河航运的安全、航道的规范建设、航运资源的维护都有着重要的意义。本研究依托于交通部本部科技项目《内河航道拥堵解决方案及优化仿真技术研究》进行了相应的真实数据调研与理论技术研究,重点研究了实现三维内河通航环境仿真系统中的相关技术。研究了基于OGRE引擎的三维仿真系统的构建方法,三维河道地形建模与仿真环境渲染技术,内河水域中水波动画的三维仿真技术,多模型快速加载处理方法。基于上述研究实现系统的轨迹回放、三维漫游、操纵船舶功能,构建了三维内河通航环境仿真系统。研究内容主要分为如下几个方面：(1)研究了三维地形建模技术以及OGRE仿真环境构建技术。本研究结合长江河道荆州段真实CAD河道数据,采用大规模三维地形生成方法构建三维河床地形,实现对二维CAD图形数据的三维可视化。并在实现三维河道的建模和仿真的基础上,结合OGRE驱动结构建立三维仿真系统的实现框架,加载三维地形模型及虚拟仿真资源,来构建基于OGRE的三维仿真环境。(2)研究了OGRE中水波动画的三维仿真技术。通过基于领域传播思想的水波构造方法,结合细胞自动机理论,实现对水波仿真模型的设计与构造。并结合真实世界情况,利用光照渲染等技术来增强水波的视觉效果。研究还分析了对风浪、雨水波浪和船行波三种不同类型水波进行模型构造时的差别。(3)研究了多模型快速加载与处理方法。在实现建立三维仿真系统框架的基础上,研究通过对三维模型的特征以及OGRE引擎渲染显示模型的原理进行分析,提出了基于包装盒思想来处理模型预加载的算法,并通过使用层次细节技术进行多层次模型间的无缝拼接,改善了虚拟仿真中多模型加载的速度慢和效果差的缺点。(4)研究了三维内河通航环境仿真系统的功能实现方法。通过实现空间坐标的几何变换和OGRE中实体与节点的挂接方法,实现场景模型的加载。通过船舶轨迹回放更新算法来控制船舶历史轨迹的回放,实现仿真系统的轨迹回放功能。通过三维河道漫游仿真功能及船舶碰撞监测机制,为内河通航环境的改善提供辅助决策支持。