随着计算机图形学的不断发展与进步，三维地理信息系统的技术应用已经不再局限于模拟精细的三维陆地环境，对主体结构复杂的动态水体进行三维环境虚拟仿真也日益深入。在模拟水体三维空间数据时，重点研究的是水体的三维空间数据场的表达。目前，在计算机可视化领域中，其研究核心仍然是三维空间数据场的可视化表达。由于海洋水体具有其资源丰富，覆盖宽广的特点，人们更加关注于研究海洋水体的三维空间环境的表达。在海洋水体环境的可视化研究中，往往重点在海洋波浪模型的表达，即借助面绘制的方式虚拟海洋水体的表面，但这种方式不能表达出海洋水体内部的信息。而体绘制技术，在不影响海洋水体的表面绘制的情况下，更加有效的保留海洋水体内部属性，但是其绘制技术难度会更大。因此本文研究基于体模型的海洋水体三维可视化方法是十分必要的。本文以实现海洋水体的三维可视化为研究目标，研究重点包括体素模型的分析与选择、光照模型的选取与应用、绘制范围的大小包括小区域规则体素绘制和大区域非均匀体素的绘制。本文在海洋水体体绘制中应用两大体绘制方法：抛雪球算法和GPU光线投射算法。在基于抛雪球算法的体绘制中，以规则格网体素为单元绘制出部分区域的海洋水体海水水分子和悬浮颗粒，并使用两种不同的光照模型来表达体素集合的性质特征，观察可以是实时渐近式的，有很强的视觉冲击力；在基于GPU光线投射算法的体绘制中，以规则格网体素为单元绘制混乱的体素集合，虽然比较高效地绘制出较大海域的体数据，但是缺少渐近式的观察特征。关键技术实验证实，利用体素绘制海洋水体的方式是可行的。同时对海洋水体体绘制的过程，改善了海洋动态水面的面绘制，将基于球面坐标系的海洋水体的面绘制的优秀成果综合到海洋水体的体数据表达中，从而更加逼真、形象地虚拟出真实三维的自然环境。在上述研究基础上，本文基于OSG与osgEarth三维开发平台完成了相关海洋水体环境的可视化模拟实验，表明本文提出的表达海洋水体三维环境的方法技术上是可行的，可以为后续开展海洋的三维空间数据场如标量场与矢量场等模拟提供坚实的技术支撑。