油气勘探开发过程非常依赖地震资料,地震资料处理解释的准确度及效率直接影响到油气勘探开发进度。地震层位追踪是地震资料解释最基础的工作,传统的地震层位追踪工作大多由人工来完成,但随着油气勘探的不断深入,地震资料数据也随之增多,人工解释的效率已经难以满足生产需求,同时现有的解释系统都是在二维空间对地震层位进行显示,针对大量的三维地震资料,有必要对可视化地震层位追踪系统进行研究。本论文在分析了现有地震层位自动追踪技术和三维可视化技术研究现状的基础上,首先研究了地震资料的降噪和增强方法,通过实验分析了中值滤波、均值滤波、维纳滤波和高斯滤波等算法对地震数据的降噪效果,最终选用中值滤波对地震数据进行降噪处理,并用拉普拉斯算法对降噪后的地震数据进行增强,使地震同相轴具有更好的连续性,为地震层位的自动追踪奠定基础;在分析了相关追踪算法、人工神经网络追踪算法、图像边缘检测算法以及地震DNA追踪算法的基础上,针对地震DNA追踪算法的不足,重点优化和改进了基于DNA的地震层位追踪方法,将相干算法和聚类连接方法加入到地震DNA追踪算法中,使追踪出地震层位的连续性和准确性有所提高,最终实现了基于改进地震DNA算法的地震层位自动追踪功能;在实现地震层位自动追踪的基础上,对追踪结果的三维可视化方法进行了研究,分析并对比了生长算法、分治算法和逐点插入算法的三角网生成速度和效果,最终选择逐点插入算法构建了层位追踪结果的三维可视化模型;最后设计实现了基于改进地震DNA算法的可视化地震层位追踪系统,详细设计了解释系统的结构框架,实现了地震数据管理、地震层位追踪和地震层位显示等功能模块。可视化地震层位追踪系统在实际应用中取得了较好的效果,提高了地震资料解释的准确度和速度,说明该系统具有较高的实用性。