地理空间数据的可视化是地理信息系统的重要组成部分，同时随着地理空间数据越来越具有多样性的特征，一般意义上的表格、图表等已经无法满足实际应用的需求，需要更多样的可视化表达方法，来突出数据的内在的特性与联系，便于人们最终观察理解。　　 目前的可视化领域，除了一般意义上的虚拟环境的可视化外，通常还需要借助科学计算可视化(Scientific Visualization，SciVis)和信息可视化(InformationVisualization，InfoVis)技术来满足表达多种数据的需求。这三个领域已经成为计算机图形学的三个重要的研究分支，无论是在理论上还是在具体应用上都取得了很大的进展。　　 本文的研究目标是对这些可视化领域中的一些具体技术加以探讨，并为具体的应用研究，如物理电磁环境、化学变化过程、大气科学研究等，提供对科学计算数据在真实模型空间中数值分布状况的图形观察手段。基于这样的目的，本文首先将从技术方法的角度，介绍可视化领域的研究内容和研究进展，包括建立城市模型，科学计算可视化，信息可视化。然后，针对其中的地形渲染，和体数据的渲染两个方面加以详细地研究和阐述。　　 地形渲染通常是一个3D城市环境中首先要解决的问题之一。面对新的需求，新的硬件环境，以及新的数据来源，地形渲染仍然不断涌现出新的思想和技术方法。论文中将讨论近年来提出的Geometry Clipmap算法实现地形渲染。该算法的最大特点是具有较好的硬件适应性以及具有较好的可压缩性，同时代表了一种新的地形渲染技术的思路。本文中将展示我们的实现和优化过程，并对原算法中没有考虑的一些问题加以讨论。　　 城市模型中的建筑物的建模和渲染是我们要阐述的第二个方面。城市中的建筑群基本上决定了这个城市的景观轮廓，因此我们将主要针对建筑群的建模和场景管理的部分加以阐述。我们将研究区的建筑物组织成Mesh的形式，在考虑地形的基础上叠加渲染。　　 论文中的第三个研究内容，是以模拟产生的体数据(Volume)为用例，如城市电磁场的电势数据等，阐述科学数据的渲染过程。体绘制是针对标量数据的可视化方法。可以归入基于图像渲染(Image-Based Rendering，IBR)这一分支领域，一方面能够满足大量的应用需求，并取得了很大地进展，另一方面仍然是研究的热门领域。本文将通过磁场周围电势的渲染来研究GPU加速的体绘制的具体方法。　　 这三个工作共同完成了城市建筑群场景下的标量场数据的可视化，这一框架将有助于其他领域的研究人员在城市模型下对科学数据进行图形化的观察，从而更好地展开研究。最后，本文在对上述工作进行总结的基础上，提出在当前GPU性能获得很大提升、以及对高效人机交互的需求的背景下，进一步展开研究工作的展望。