随着GIS向三维化、Web化发展,三维WebGIS逐渐成为GIS学科的研究热点。它已经渗透到人类生活的多个行业,极具研究和应用价值。然而,针对三维WebGIS的研究才刚起步,仍有许多亟待解决的问题,如缺乏统一、高效的B/S模式框架,数据种类多样难以进行Web传输和互操作,大规模三维地物场景建模复杂、耗费时间长,数据组织和调度效率低下难以满足系统的绘制要求。针对上述问题,本文构建了B/S架构的三维数字地球平台,研究了基于WebGL的大规模三维场景可视化关键技术,完成的主要工作如下:1.深入研究了WebGL网络三维图形技术,在此基础上设计了基于WebGL的三维WebGIS框架,它能够满足大规模三维场景的可视化需求;2.为弥补常见空间数据不适用于Web可视化的缺陷,设计了面向Web的地形瓦片数据结构terrain,并研究了针对WebGL设计的三维模型数据结构glTF(gl Transmission Format),提出了快速创建大规模glTF地物模型场景的方法和流程;3.为提高可视化效率,提出了场景数据的分块和LOD处理算法,并采用金字塔索引对数据进行合理组织,建立了专门针对地物模型的四叉树空间索引机制;提出了一种适用于数字地球的地平线剔除算法,结合常见的视景体剔除算法,用以确定目标场景的区域。设计了屏幕误差评价函数,用来确定目标场景所在层级,在此基础上提出了目标场景快速搜索算法;4.设计并构建了基于WebGL的三维数字地球平台,实现了大规模三维场景的可视化,验证了本文的关键技术。