近地表是影响地震勘探成像精度的特殊结构,是地质学家研究的重点内容。多年来,地质工作者们分别对近地表异常校正和地球物理的近地表速度建模方法进行了研究和改进,但是对近地表三维建模及可视化方面的研究却很少。近地表上伏在真正岩层以上,介质组成复杂、传播速度变化大,通常情况下并不是严格的层状结构,因此很难通过构造三角面片的方式构建近地表的层状模型。本文提出一种基于空间插值的近地表属性建模方法,该方法首先进行地质块体划分并为其填充属性数据,通过属性数据体插值和规则数据场可视化可实现近地表属性模型的构建及绘制显示。空间插值是对野外采集的稀疏、不连续地质资料进行干预的一种数据预处理方法,该方法可实现对随机分布在二维或三维空间中的离散点集进行加密。可视化则是通过计算机图形图像技术将插值得到的规则数据体映射成屏幕上显示的二维图像的过程。插值和可视化技术快速发展并被广泛应用于地质勘探、气象水文和医学成像等各个领域。在实现近地表属性建模可视化过程中,本文主要作了以下研究工作:(1)针对提出的基于属性数据体插值的近地表建模可视化方法,研究了多种插值算法。首先对反距离加权和层次B样条插值进行了研究和实现;学习和研究了地质统计学相关理论,实现了普通克里金插值算法。(2)对多种插值算法进行升维,即将反距离加权、层次B样条以及克里金方法从三维高程数据插值推广到了四维属性数据体插值。(3)研究并实现了一种基于变程的滑动邻域克里金插值方法,实验表明该方法在三维高程数据插值中提速明显。针对该算法存在的无法完成四维属性数据体插值的问题,本文作了改进,改进后的滑动克里金方法能顺利完成大规模属性数据体插值且具有良好的插值精度。(4)在实现切片绘制和一种基于GPU的光线投射体绘制算法基础上,将其应用于近地表的三维可视化过程,对插值得到的近地表属性模型分别进行了切片和体绘制显示。近地表的建模可视化再现了其内部结构,为地震勘探提供了合理的激发井深和野外静校正指导。