在三维GIS发展的支持下，越来越多的平台系统通过构造三维场景来表现和模拟，空间信息的表达变得更加直观。三维GIS是当前GIS研究的一大热点。但是在这一领域仍然面临着许多问题和挑战：三维空间数据的组织和管理技术还不成熟，没有通用的三维可视化框架；传统二维GIS数据与气象、电磁、海洋等环境数据的集成展示能力并不高，不能形成直观高效的全球空间信息可视化感知手段；矢量数据的三维实时快速可视化仍存在许多技术难点。本文针对这些问题，构建了面向多源异构空间数据的数字地球基础平台，对矢量数据均衡加载策略和快速实时可视化关键技术进行了研究和实现。其主要工作包含以下几个方面：1、深入研究了多源异构数据的组织管理和三维数字地球建模技术，在此基础上设计了面向多源异构数据的数字地球平台框架。它具有良好的扩展性、集成性和通用性，能满足大规模地形数据、矢量数据、符号数据和环境数据的三维快速可视化要求。2、为了解决大规模矢量数据与计算机实时处理能力有限的矛盾，设计实现了矢量数据在数字地球上快速可视化流程，并深入分析了在加载、渲染和缓存时需要解决的关键技术。3、提出了一种多层网格-四叉树混合索引层次划分机制辅助数据读取，生成多分辨率矢量数据逻辑模型。在数据加载过程中采用了基于多线程的多尺度分块数据均衡加载策略，降低了数据完全渲染到视窗中的等待延迟，有效地提高了矢量数据的绘制速度。4、分析对比了矢量数据三维快速实时渲染的方法，并对基于场景结构的纹理快速渲染方法做出了改进，设计并实现了查询编辑、移动、分析、制图符号、三维地物生成等空间交互技术。5、设计并实现了一个大规模空间数据三维可视化系统和矢量数据可视化组件。其通用性决定了它可作为多种应用的基础平台，高集成性决定了它可用于不同空间数据的快速可视化，用来实现面向多源异构数据的三维虚拟环境快速构建。