三维可视化技术在近几年得到了长足的发展,相关的研究和探索日益增多,并在相关领域取得了许多重要成果。三维可视化技术已经渗透到各个领域,其中气象环境要素的三维可视化模拟是三维可视化技术发展的新方向之一,且不断涌现出新的技术和应用。云层的模拟研究是气象环境要素模拟中非常重要的一部分,在虚拟场景中的应用也在不断增多,对云层的三维可视化模拟也成为目前研究的一个热点。本文采用气象卫星获取的云层信息数据对云层进行可视化模拟,增强了云层模拟的科学性,极大地提高了云层模拟实际应用价值。本文根据场景的大小不同,采用不同的方法进行云层模拟。其中,在整个地球场景中采用云图来实现可视化,该过程中使用风云二号气象卫星获取红外卫星云图,从灰度云图图像中提取云的三维信息,构建空间三角格网模型,渲染加载在数字地球上,加以时间驱动,实现云图的动态三维展示。在局部场景中采用云粒子来模拟三维云层,该模拟过程中使用CloudSat卫星及相关卫星获取云层的空间三维信息,使用处理得到的数据进行建模,采用细胞自动机与粒子系统相结合的方法构建云层的三维模型,生成具有真实感的云。在云层的光照模型计算中,考虑光源和视点两个角度来计算光照效果。使用各种简化技术加速云层模型的构建和渲染,在保证效果的前提下,尽量的减少计算消耗,提高效率。在实现效果部分,本文使用中国大陆区域红外云图以及CloudSat采集的华北地区上空的云层数据为依据,经过分析处理得出有用的空间三维信息,加以模拟显示,并加载在数字地球上,解决其在数字地球上的相关坐标转换问题,实现交互性展示,最终达到预期的效果。