虚拟现实技术是上世纪末发展起来的一门涉及众多学科的高新技术。随着互联网的发展，虚拟现实技术和网络技术逐渐融合，出现了Web3D技术。Web3D技术不仅能应用于游戏和娱乐，更加诱人之处还在于其潜在的巨大商业价值。虽然现有Web3D的实现工具已经比较多了，但是由于现有的计算机处理能力和网络环境的限制，想在网上展现完美3D仍然存在问题。主要有：(1)Web3D浏览器一般都是插件式，需要下载并安装程序，使用麻烦，而且安装文件一般较大，下载时间长。(2)Web3D浏览器虽然增加了一定的互动，但是互动远远不够，而且基本没有查询功能或查询功能很弱，提供的信息比较有限，不够丰富。(3)目前开发的Web3D浏览器多种多样，所支持的数据格式也多样，缺乏统一的标准，且三维模型数据量大，压缩比小，不适合网络传输。这些都严重影响了Web3D浏览器在网络上的大量推广应用。针对这些问题，本文提出了基于3DGIS的Web3D浏览器设计和实现方法。 基于3DGIS的Web3D浏览器设计和实现是按照从上到下的系统设计方法来组织的。首先从Web3D浏览系统的角度出发进行系统总体设计，包括了下面三个方面的内容：(1)对现有的Web3D浏览系统的开发技术进行分析和比较并选出最合适的开发技术。(2)基于所选择的技术进行系统总体结构设计，包括了系统体系结构和对应的系统功能分层。(3)对作为Web3D系统客户端的Web3D浏览器进行功能模块设计，并给出多个功能模块的并发机制以解决不同模块之间的同步问题。 接着对具体的功能模块进行功能设计和算法研究，分为数据解释器设计，三维图形渲染器优化设计以及三维交互和查询设计三个部分。数据解释器设计的目的是为了得到高效的基于Java的数据解释器，它包括了下面两个方面的内容：(1)给出三维模型的数据格式设计，能够兼容现有的VRML标准和X3D标准，对基本的结点进行支持，并根据实际应用的需要，进行了自定义的数据扩展。(2)介绍了基于Java的数据解释器设计，包括基于Java的数据解释器原理，优化的数据存储结构设计和用来优化内存的纹理图像合并方法。 三维图形渲染器优化设计是Web3D浏览器设计的核心，包括了下面四个方面的内容：(1)深度缓冲器消隐算法的优化实现和缺陷改进。首先介绍了深度缓冲器算法的原理，然后应用增量法进行了算法优化，并给出了一个具体的实现算法。最后针对深度缓冲器算法的缺陷，给出了反走样和透明面的处理方法。(2)进行三维观察变换优化，提高算法效率。(3)运用自适应场景网格分割和简化技术提高绘制的效率。(4)利用双缓冲技术处理了行走中出现的闪烁问题。三维交互和查询设计则进一步丰富了Web3D浏览器的功能，包括三维交互设计和三维查询设计。三维交互设计包括感知器，动画，Anchor结点，Script结点，EAI接口和漫游实现。目前有关三维查询的研究工作较少，还需要继续深入研究。这里以房地产楼盘信息的查询为例，提出了三维查询设计的方法，包括了下面三个方面的内容：(1)介绍了作为三维查询基础的场景实体的拾取算法。(2)进行了空间和属性数据库的设计，并提出了场景与数据库的通讯方式设计。(3)给出具体的空间和属性数据双向查询的实现原理，包括空间至属性数据的查询和属性至空间数据的查询。 最后给出了基于3DGIS的Web3D浏览器的实现，并对该浏览器的设计和实现方法进行总结。鉴于该浏览器有很好的应用价值，这里还对该浏览器的应用进行了展望。