海洋面积占地球总体面积的70%以上，海洋环境对人类社会有着重要影响。随着现代科学技术迅速发展，观测海洋环境信息的手段不断增多，获取的海洋环境数据日益巨大，因而对海洋环境数据可视化的要求越来越迫切，越来越高。传统的二维电子海图可视化方法已难以满足新的应用需求，迫切需要研究基于数字地球的海洋环境数据三维可视化技术。海洋环境数据分为矢量场数据与标量场数据。海底地形、海底底质和海水温度盐度密度等海洋标量场数据三维可视化技术，对舰船航行、锚泊、潜艇坐底、海底管线铺设等有重要影响，是海洋环境信息可视化的重要组成部分，越来越受到人们的关注。本文对基于数字地球的海底地形、海底底质和海水温度盐度密度等海洋标量场数据的三维可视化技术进行了较深入研究。主要研究了利用层次细节模型的三维海底地形可视化技术、三维海底底质模型构建与可视化方法、基于球体的三维海水温度盐度密度可视化技术等。完成的主要工作及取得的主要研究成果包括：1)原始海底地形采样数据稀疏散乱，为了提高海底地形拟合效果，设计了基于散乱水深采样点构建规则网格海底地形模型算法，采用层次细节模型实现了海底地形三维高效绘制，取得良好的实验效果；2)针对海底底质传统的二维表示方法简单不直观、现有的三维表示方法不能反映真实分布的问题，提出了海底地形与海底底质的三维融合绘制方法，将海底地形细节层次模型与海底底质纹理瓦片金字塔模型相对应实现融合绘制，得到了真实感强、能够反映海底底质真实分布的海底底质三维可视化结果；3)针对不同的海底底质纹理之间边界明显、过渡不自然的问题，提出了一种基于纹理过渡带和多重纹理的平滑过渡方法，利用计算几何中的多边形等距线算法(Polygon Offset)生成不同纹理区域间的纹理过渡带，基于多重纹理技术在纹理过渡带内实现了不同纹理的平滑过渡，提高了海底底质可视化效果；4)根据海水温度、盐度、密度采样数据特征，设计实现了基于剖面的海水温度盐度密度数据等值线绘制和颜色映射算法，得到了较好的可视化结果；5)设计实现了海底地形、海底底质和海水温度盐度密度等海洋标量场数据三维可视化原型系统，并以软组件方式与数字地球平台GKD-Earth集成为一体，取得了良好的实验结果，验证了本文提出的海洋标量场数据三维可视化技术方法的正确性和有效性。