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虚拟现实是近年来在计算机领域中引起广泛关注的技术。在多维信息空间中建立和谐的人机交互环境是信息时代的发展目标之一，虚拟现实则是实现这一目标的关键。作为虚拟现实的基础，三维虚拟仿真受到越来越多的重视，并得到了广泛的应用，包括在航空航天、军事指挥、城市规划、建筑设计、事故应急等方面进行方案演示、验证和评价的综合应用，它将推动相关领域应用方面的技术发展。本文首先从虚拟现实的概念出发，介绍了虚拟现实的特征和虚拟现实系统的分类，论述了国内外虚拟现实技术的研究现状和三维虚拟仿真的应用；接着阐述了三维虚拟仿真的三维建模、三维场景优化和三维仿真驱动等关键技术，分析了不同技术方法的特点和适用范围；最后列举了三个不同类型的示范应用：数字城市类的鹤壁数字城市辅助规划设计系统、数字展馆类的洪州窑三维网络博物馆和过程演练类的深基坑安全事故应急演练系统。通过对三个示范应用系统分析设计、技术实现和应用意义的探讨，总结了三种不同类型应用的主要表现内容、集成信息内容和交互方式，具有不同的特点：（1）数字城市类应用的特点是表现城市地形、建筑、道路、桥梁和绿化景观等室外场景，集成地块和建筑物的属性信息，实现三维漫游导航、空间量测、日照分析、规划建筑方案调整对比等交互方式，达到辅助城市规划设计的目的；（2）数字展馆类应用的特点是表现展品文物模型、展馆环境等室内外结合场景，集成展品文物介绍信息，实现虚拟漫游、信息互动、网络浏览等交互方式，起到对传统展馆展示宣传在时空上延伸的作用；（3）过程演练类应用的特点是表现场景人物角色的动态过程和场景动态变化过程，集成演练脚本和演练知识信息，实现观摩演练、参与演练等交互方式，达到虚拟演练训练的目的。通过本文研究说明，三维虚拟仿真在虚拟现实领域中有着广泛的应用，在针对不同类型应用时需要考虑不同的要素，集成不同的内容和实现相应的交互方式。