地理空间环境可视化技术能够在人与数据、人与人之间实现图形图像通信，从而使人们能够充分感知数据中隐含的信息，为发现和理解地理空间情报提供强有力的工具，并通过交互手段改变事件依赖条件，实现推演和预警。本文对基于高分辨率卫星影像的三维地理空间环境可视化的相关理论及算法进行了研究，重点讨论了海量地形数据的高效组织与管理、大区域地形LOD算法以及虚拟战场环境的建模与可视化等关键技术和算法的原理与实现过程，并利用某边境地区的高分遥感影像和DEM数据构建了战场环境可视化原型系统。论文所作的工作主要有：1．开展地形三维可视化数据的组织与管理研究，按照一定的数据约束准则，对全球影像和DEM进行数据分层分块，构建了全球多分辨率地形（影像）金字塔模型，并给出了数据瓦片裂分和调度的流程；2．针对大范围矢量数据的实时绘制需求，深入研究了基于四叉树数据结构的多分辨矢量数据的组织与调度技术，构建了基于松散四叉树结构的空间场景金字塔模型，利用该模型实现了地形、影像、矢量数据以及实体模型的统一组织与调度；3．分析大范围地形实时绘制存在的问题与解决方法，对基于四叉树结构的海量地形LOD算法的格网简化标准、层次选择、裂缝消除等关键技术进行研究，实现了海量地形的实时绘制，并利用模板阴影体算法实现了矢量数据的高效、精确绘制；4．讨论虚拟地理空间环境建模与可视化关键技术流程，研究粒子系统、多层天空模型、动态云模型以及海水波动方程等算法，实现了天空、动态云、雨雪、动态海水等环境要素的模拟与可视化；5．集成以上理论研究成果，利用OpenGL三维图形编程接口，构建了三维虚拟地理空间环境可视化原型系统，实现了全球海量地形数据和环境要素的实时动态三维可视化，并给出了部分实验结果。