中国是世界最古老的文明古国之一,拥有大量的史前聚落考古遗址,如河姆渡文化、仰韶文化遗址等。史前聚落遗址蕴含丰富的历史文化信息,具备很高的考古价值,其研究是聚落考古学研究的一个重要领域。通过分析聚落遗址资料了解原始人类居住的建筑结构与环境,以此探讨史前人类的社会组织结构,为研究社会的发展变迁提供重要的线索。本文以姜寨聚落遗址一期文化的考古发掘资料为基础数据,应用虚拟现实的三维可视化技术实现场景构建与人机交互。首先以遗址及其周围自然场景作为主要对象进行展示,并应用粒子相关技术实现场景中云层、雨水、雪花、雾等气象环境仿真；其次建立以时间和用户输入为系统驱动源,实现场景与音效变换,并通过鼠标的拾取操作进行人机交互与场景编辑；采用三维体视化技术实现聚落房屋建筑、道路的构建,形成逼真的姜寨聚落遗址的生活场景,再现原始姜寨聚落的生活。主要研究内容包括：(1)姜寨聚落遗址中包含山体、壕沟、房屋、灰坑、墓葬等遗迹,而该遗迹的深度数值并未包含在已测量的DEM数据中,所以需根据考古发掘中关于遗迹高度与深度的资料对聚落遗址遗迹处的实际地形数据进行修正；山体的数据也不包含在地形数据中,所以研究利用地形调整工具实现对山体的生成和编辑；同时依据系统所要达到的渲染效果与真实测绘数据误差的要求,通过调整地形修正的精度、范围、方向,提高房屋、壕沟等高程的精确度。(2)依据姜寨聚落遗址中的遗迹的属性信息,主要是大小、方位、形制、颜色,采用相应的方法对其进行分类,得到遗迹中主要房屋的分类结果；采用三维可视化体建模技术构建分类后的房屋,采用实例技术可对上述同一类别遗迹的快速建模,完成场景中房屋遗迹实体的生成,降低了对复杂实体建模的工作量。(3)系统重现过程需实现各遗迹与实测地理坐标的对应关系,达到各遗迹在场景中按考古发掘实测资料精确分布的要求。首先研究场景漫游与编辑过程中,如何获取当前屏幕坐标并将其转换到世界坐标系、空间直角坐标系与大地坐标系,最终得到场景遗迹对应的大地坐标,将其与遗迹发掘的大地坐标比对；根据比对结果得到误差数值,采用三维实体拾取技术,选取场景中的实体对象,对实体位置进行调整。(4)研究使用方形盒构建虚拟聚落场景的天空,使用Billboard技术构建场景中的树木；研究如何实现场景中白天与夜晚、自然环境的变换,例如太阳位置相对时间的变换；研究应用粒子技术对气象环境,如云层、雨水、雪花、雾效果进行仿真,同时实现天空、地表随季节与气象环境的变化而变化。(5)研究场景中人机交互的操作方式,实现场景编辑、漫游、信息反馈等。用户使用鼠标与键盘操作同系统进行交互,实现遗迹位置移动、漫游视点的切换、场景观察效果的变换、声音效果变换、气象效果变换、自然场景的更替等。