经过多年的研究和探索,三维GIS取得了很大的成果,成为地理信息系统领域的重要研究内容之一。三维可视化是三维GIS的一项基本功能。虽然三维GIS可视化技术的研究已经取得了一定的成果,但在提高海量数据的实时绘制速度、提高场景真实感和美感等方面仍有待进一步的深入研究。目前,模拟天气现象的技术大多数都是以各种天气现象的物理形成过程为基础,在对数学模型进行适当简化基础上通过计算机虚拟显示出来。如果把这些技术直接应用到三维GIS中,那么,在现有的硬件条件下,很难满足应用的需求。因此,本文对天气现象的模拟是以实际应用为向导,以满足天气现象模拟的逼真度和实时绘制速度的需求为最终目标。本文作者在开发某战区气象演示系统过程中,对几种具体的天气现象进行了可视化的实践研究。天空背景的研究主要根据天空颜色的变化规律,提出符合这一规律的特征函数,计算出不同位置的天空背景颜色和亮度。云的研究重点放在静态云的实时绘制速度和真实感模拟上,提出了云的空间索引技术,结合了已有的光散射简化模型和三维空间对象的加速绘制技术,有效地加快了大规模粒子云的实时绘制速度。雨和雪的研究主要在通用粒子系统的基础上,分析了雨滴和雪花各自的形态和运动特点,结合了各种三维空间对象的绘制技术,模拟出动态的降雨和降雪过程。总之,在借鉴和结合各种技术的基础上,本文提出了模拟天空、云、雨和雪等几种天气现象的方法,实现了三维GIS中天气现象的真实感模拟和实时绘制。这些处理方法已经成功地嵌入到某战区的气象演示系统中,得到了应用与检验,最终结果达到了用户的开发要求。