This dissertation focuses on the processing, manipulation and rendering of complex data structures in the domain of interactive landscape visualization. Within the scope of this work, interdisciplinary approaches and requirements within the areas of plant biology, geoinformatics and computer science are connected. The major part of the work examines approaches and methods within the surrounding fields of the interactive 3D-computer graphics. Based on the existing conceptual formulation, visualizing complex vegetation and geographic datasets, my goal was to examine the existing approaches methodologically and analytically, in order to develop new approaches and methods to realize the extensive requirements of this task. My scientific contribution represents the interconnecting of processing actual conceptual questions and problems in the area of computer science and 3D-computer graphics, as well as their efficient interaction under praxis relevant aspects. I have focused on the following sub-areas:

Run-time quantization of complex realistic plant distribution data with density-progressive wang tile based vegetation distributions with blue-noise/poisson-disk characteristic, under plant-biological motivated error bounds (minimal distance, variability, realistic structural distribution).

Hierarchical sorting of produced plant model geometry under special consideration of visual importance.

Generating of adjusted billboard presentations of the plant objects under consideration of the hierarchical basic structure of the geometric models.

Interconnection of the existing methods for the possessing and presentation of terrain data with efficient position of complex vegetation distribution during the presentation.

Development of methods for the efficient simulation of natural global lighting effects without the application of complex simulation models.

Application of formal mathematical approaches for the reduction of aliasing artifacts during real-time rendering of shadow maps in 3D-scenes.

Improvement regarding the visualization of details in complex vegetation scenes.

Bei der Darstellung computergenerierter Landschaften nach dem Vorbild der Natur handelt es sich um ein interdisziplinäres Gebiet der aktuellen Forschung. Neben Aspekten der Infor-matik, wie zum Beispiel der Verarbeitung/Verwaltung der anfallenden Daten und der com-putergrafischen Umsetzung der Visualisierung spielen Einflüsse aus der Pflanzenbiologie und der planungsbezogenen Geoinformationswissenschaft eine Rolle.
Die interaktive Darstellung der virtuellen Landschaften auf dem Monitor stellt dabei jedoch nur den letzten Schritt einer ganzen Reihe von notwendigen Prozessen dar, mit denen ich mich im Laufe meiner Arbeit befasst habe. Grundlegend lässt sich die gesamte Thematik in drei große Teilbereiche gliedern.
Zuerst wäre der Themenkomplex der Datengewinnung zu nennen. Grundsätzlich ist dabei zwischen Rasterdaten, Geometriedaten und Metadaten zu unterscheiden. Zu den Rasterda-ten gehören neben Satellitenbildern und Luftbildaufnahmen auch Höhenfelddaten der Land-schaft. Bei den Geometriedaten handelt es sich in erster Linie um Modelldaten sowohl von Pflanzen als auch von künstlichen Objekten (Häuser, Gebäude etc.). Metadaten decken ein weites Feld ab, welches von Positionsdaten und Vegetationsverteilungen über topografische Standortdaten bis hin zu Referenz- und Biotoptypkartierungen reicht.
Das zweite Themengebiet umfasst alle Fragestellungen der Datenaufbereitung/-verwaltung. Bei der Visualisierung aufwendiger naturbezogener Landschaften spielt die quantitative Komplexität eine entscheidende Rolle. Um Vegetation glaubhaft darstellen zu können sind bereits auf einer Fläche von einem Quadratkilometer weit über 200 Millionen Pflanzenposi-tionen notwendig. Allein schon die Aufbereitung und Verwaltung dieser Menge an Positi-onsdaten erfordert laufzeitoptimierte und speicherplatzsparende Methoden, um am Ende eine interaktive Darstellung zu ermöglichen.
Der letzte und aus Sicht der Computergrafik vordergründigste Themenkomplex umfasst alle Aspekte der Darstellung der für die Landschaftsvisualisierung notwendigen Daten. Ähnlich wie bei der Datenaufbereitung und -verwaltung nimmt hierbei die Fragestellung der Kom-plexitätsreduktion eine zentrale Rolle ein. Ein wichtiger Eckpunkt ist die Forderung, dass eine Reduktion der Komplexität während der Darstellung so weit wie möglich unsichtbar für den Betrachter stattzufinden hat, um den Eindruck der Natürlichkeit des Gezeigten zu erhalten. Um dieser Forderung Rechnung tragen zu können, rückte der Einsatz von vielschichtigen aufeinander abgestimmten Level-of-Detail-Ansätzen in den Vordergrund meiner Betrach-tung. Weiterhin spielen Fragestellungen eine Rolle, die sich mit der glaubhaften visuellen Darstellung von Pflanzen und vegetationsbezogenen Beleuchtungseffekten beschäftigen. Zu nennen wären dabei vor allem Aspekte der globalen und lokalen Beschattung sowie der Ef-fekt der Transluzenz (Lichttransmission). Weiterführend ergeben sich im Rahmen der The-matik mehrere interessante Fragestellungen, von denen ich einige wenige auch während meiner Arbeit näher erörtert habe.