三维地层建模是地学建模研究的重要内容，而基于主要数据源——钻孔数据的浅表地层三维建模则是其中的热点之一，有着重要的研究价值。本文围绕三维地层建模主题，通过对多尺度钻孔数据的探索性研究，深入剖析了三维模型、空间插值方法及三维GIS开发的技术内涵，以期在三维地层建模上取得一些进展。首先，研究常用的三维模型和地层建模方法，结合现有数据和实际情况，找到适合的建模方法，为三维地层建模提供理论依据。其次，对现有的多尺度钻孔数据进行分类、统计，利用空间探索的方法，选取用于三维地层建模的钻孔样本集，同时，加入从地质剖面图中提取的虚拟钻孔值，选取常用的空间插值方法对其插值，并从误差对比、回归分析等不同角度来验证最优插值法。再次，构建三维地层模型。选取合适的空间插值方法，运用TIN及Multipatch技术构建西安市三维地层模型。最后，设计并实现了三维地层可视化原型系统，以便集成、分析所建模型。该系统实现了三维场景浏览、空间分析、属性查询等功能，满足了三维地层模型可视化及其应用的基本需求。本文在基于多尺度钻孔数据的三维地层建模一些关键技术探索中取得以下进展：1、实现地层的划分并引入虚拟钻孔。对三维地层建模而言，地层的划分是钻孔数据预处理的重要依据。而地质剖面图则是地层建模不可或缺的辅助资料，从中提取虚拟钻孔对完善、验证地层建模有重要意义和参考价值。2、在空间探索基础上选择合适的空间插值方法。本文运用了正态检查、趋势分析、半变异分析探索钻孔样本集，通过常用的几种空间插值方法对钻孔数据插值，经误差检验、回归分析将普通克里格插值法作为地层建模的插值方法。3、基于钻孔数据完成西安市地层层面三维建模。以每个地层上的离散钻孔点作为数据源，分别建立地层层面模型，再以地层层面模型建立地层模型。4、基于组件对象技术和TerraDeveloper组件库建立原型系统。设计并实现了三维地层可视化的原型系统，验证了所用方法、再现了建模成果。