随着三维地理信息系统的快速发展,对结构较为复杂的海洋环境进行三维可视化已经成为研究热点。本文主要研究海洋环境信息中的海浪、海底地形和海洋水体数据（如温度）的可视化。针对海浪三维可视化存在细节表现不明显等问题,研究基于高阶插值函数的Perlin噪声算法的海浪动态三维可视化;基于Unity3D渲染引擎成熟的开发平台和Terrain可视化界面,研究基于Unity3D的海底地形三维可视化;针对如何在Unity3D中进行海洋水体数据可视化,研究基于Net CDF格式的海洋水体数据及其渲染并设计基于Unity3D的海洋环境信息可视原型系统。本文具体工作如下:（1）研究基于波面几何的海浪三维可视化。主要包括Perlin噪声算法、GerstnerRankine波函数和高度场法。分析每种建模方法的特点和适用性。在Perlin噪声算法的基础上,通过将低阶插值函数改进为高阶的插值函数,实现了海浪的模型优化,并基于Unity3D渲染引擎,通过海面网格的建立、海面纹理贴图、海浪纹理渲染,实现了海浪的三维可视化。通过调查问卷的方式对海浪真实性和美观度进行评价,得出高阶插值函数Perlin噪声算法生成的海浪更符合实际;对Perlin噪声算法结果进行分析,产生的海浪效果与现实对比相似度较高,更加符合现实场景实验表明;对海浪建模方法进行对比,通过高阶插值函数Perlin噪声创建的海浪真实性、美观度更高,满足海面动态三维可视化的需求。（2）研究基于Unity3D的海底地形三维可视化。由电子海图获取水深数据并讨论了空间数据处理方法,通过海洋水深垂直基准转换和克里金插值方法获取海底地形;设计并研究基于Unity3D的Terrain组件进行海底地形可视化,从生成灰度图、灰度图转高度图、在Terrain中建模和渲染三个部分。对地形结果进行分析,实验表明基于Unity3D中Terrain组件创建的地形,其地形表面更加光滑,且其细节表现得更加完善;对地形渲染引擎进行分析,对比结果表明Unity3D凭借其成熟的开发平台和地形渲染组件,凭其方便、优秀的可视化操作界面,适合海底地形三维建模。（3）研究基于Net CDF格式的海洋水体数据处理,并分析了标量场数据可视化方法;设计并实现了基于Unity3D海洋环境信息可视化原型系统,实现了海洋环境信息三维可视化。本文在研究海洋环境三维可视化的理论方法基础上,设计并实现了基于Unity3D的海洋环境信息可视化原型系统,实现了海浪、海底地形和海洋水体数据可视化,为海洋环境管理和工程建设等提供便捷、直观服务。