3DGIS试图从三维空间视角来理解和表达现实世界,但是目前3DGIS可视化采用的是二维屏幕视角,这影响了三维地理信息的表达效果,进一步限制了用户对三维地理信息的认知和理解。随着虚拟现实技术的发展出现了混合现实技术,混合现实采用三维立体显示技术,使用户可以从三维眼镜视角去认知和理解计算机生成的世界,解决用户束缚于二维屏幕视角的问题,具有广阔的应用前景。本文首次尝试将混合现实技术应用于三维地理信息的可视化,并提出了利用混合现实HoloLens眼镜渲染三维地理场景(Holographic 3D Geographic Scene,Holo3DGeoScene)的架构设计,该架构包括三维地理场景建模、Holo3DGeoScene交互和大小场景可视化三个模块。三维地理场景建模模块包括基于规则三维地理场景建模与基于Web服务动态三维地理场景建模两种方法,为Holo3DGeoScene系统提供开发的素材和内容。Holo3DGeoScene交互模块包括人机交互和虚实交互两种方法,人机交互方法为用户与虚拟地理场景提供交互的接口,虚实交互方法实现将虚拟地理场景映射到物理空间实现虚实融合。大小场景可视化模块按地理场景的大小分为小场景和大场景可视化方法,小场景可视化方法直接通过HoloLens渲染三维地理场景,大场景可视化方法实现将渲染能力转移,从HoloLens转移到后台高性能计算机,解决HoloLens渲染计算能力不足的问题。本文根据提出的架构设计方案,利用费城基础二维数据、OpenStreetMap数据作为实验数据,实现了将混合现实技术应用于三维地理场景的渲染和交互,提供给用户更强、更真实的三维地理信息体验,以及更自然的GIS人机交互方式。实验结果证明该方案的可行性和实用性,具有很好的发展前景。