三维GIS（简称3DGIS）是GIS发展的必然趋势，“数字地球”、“数字城市”概念的提出需要三维GIS的支持。人类处在三维空间中，而二维GIS将现实世界投影到二维平面上，无法真正表达真实的三维空间信息，随着计算机技术及虚拟现实技术的发展，已经为三维GIS发展提供了重要的软硬件技术支持。地质勘探、海洋、矿山、地下管网、大气污染、军事等重大领域问题的完整解决以及空间信息的社会化应用服务对三维GIS迫切需求，为三维GIS发展提供了发展的契机。地形可视化、纹理映射地形以及三维点线而模型数据的实现三项技术是三维GIS中最主要的三个技术，实现这三个功能就可以建立起一个具有三维GIS基本功能的软件，因此研究三维GIS的三项关键技术具有十分重要的意义。　　 OpenSceneGraph（简称OSG）是一款高性能的3D图形开发库，是一个基于OpenGL和C++的开放源码库，广泛应用在可视化仿真、游戏、虚拟现实、高端技术研发以及建模等领域。目前，OSG是目前研究和应用的热点，国外很多研究者都正在将OSG应用到各种行业中，因此开发模块较多，本文利用它作为底层开发工具开发三维GIS应用程序，可以提高程序的绘制速度，达到一个较好的性能。　　 本文基于OSG作为开发工具进行三维GIS的研究及功能实现，主要结论如下：　　 （1）本文对数字高程模型进行了研究和探讨，这对于三维地形可视化生成有着十分重要的意义。由于三维GIS的地形数据范围广、数据量大，如果不进行有效处理，系统的渲染速度会受到严重的影响，从而在理论上提出了基于四叉树的细节层次LOD算法，以及如何有效的解决不同分辨率地形拼接中的裂缝问题，在数据加载方面，为了减少内存数据的加载量，提出采用分页技术进行数据的加载，进而使用OSG进行开发，实现了地形数据的三维可视化，能够快速的进行大区域范围地形数据（甚至全球地形数据）的生成。　　 （2）本文在理论上提出了一种基于MipMap四义树纹理映射方法，来管理多分辨率多纹理的层次细节模型，实现快速、高效的纹理映射。使用OSG进行开发，使纹理数据包括遥感影像数据、矢量数据（ArcInfo的shape格式）能够动态加载，并将纹理Tile映射到三维地形上，与地形数据进行匹配，从而进行无缝叠加显示，展现真三维地面效果。　　 （3）KML＼KMZ是一种书写简单、可扩展性强的三维数据格式，它符合OGC标准，是三维GIS中应用广泛的数据格式，因此本文选用KMI＼KMZ数据格式作为三维要素的数据源。三维要素能够在三维GIS上进行地物的空间显示，增强地物信息，通过点、线、面等要素可以进行各种人口分布、气温变化、经济、行政区划、交通等专题信息的显示，通过三维模型还可以对城市建筑、桥梁进行空间真实的模拟，从而实现数字城市模拟。