随着科学技术的飞速进步和新军事革命的迅猛发展,虚拟战场技术已渗入到作战指挥、推演、训练等战争领域的各个方面,并且在这些领域中起着重要的作用。在各种虚拟战场环境设计中,虚拟空战战场环境有着地域范围大、地形精度高、纹理要求细、目标精度准确、特殊效果多、电磁环境信号多、实时性强等诸多优点,已成为各世界大军事强国进行战术、战意和战略的演练的有效途径。计算机软硬件技术的提高,使人们对于传统仿真的精度提出要求,需要一种比传统的2D和3D更有立体感的表现形式,因此有了球形地形数字地球的研究和发展。为满足虚拟空战战场环境的应用需求,本文以飞机飞行仿真和空战自然环境的表现展开研究,以球形地形的数字地球作为空战战场环境的地面载体,对虚拟空战战场环境中的飞机飞行的仿真、空中飞行通道、空战战场环境中的云、基于数字地球的天空建模以及增强其真实感等几个关键技术进行了深入的研究。综合来讲,本文主要的研究工作主要有以下几个内容:(1)针对传统的六自由度飞机飞行仿真主要适合于平面飞行,不能在飞行的时候围绕球体,在基于数字地球且不影响飞机飞行仿真真实感和效率的基础上,选择在六自由度仿真的基础上增加适时修改飞行方向仿真方式,达到了较高的仿真效果。(2)飞机空中飞行通道的构建,采用的是把二维贝塞尔曲线和三维贝塞尔曲线相结合的方式。在起点和终点,由于控制点只有一个,因此选择二维贝塞尔曲线的插值,在其他的相邻顶点有两个控制点,采用三维贝塞尔曲线插值,实现三维的空中飞行通道。(3)针对以前的天空的构建方式大多使用在平面的地形,本文在研究天空建模算法的基础上,将传统的天空穹建模算法改进为两个天空穹,形成一个“天空球”的方式,适合于球形的地形。在动态天空的实现方面,将二维平面云和三维云相结合可以有效的提高真实感和效率。天体模拟采用计算机图形学中比较常用的Billboard(布告板的)和纹理映射的方式。天空颜色值的计算采用米氏散射和瑞利散射相结合的方式具有较高的真实感,为了增加绘制效率,天空颜色的计算都在GPU中加速处理。