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随着科学技术可视化和地质信息计算机模拟技术的发展，将可视化技术应用于地质勘探和数据处理中，为地质工作者在3D空间中观察、分析地质现象以及空间分布提供了新的方法和手段，以帮助地质学家更全面地了解地层构造，为判断、决策提供支持。地形三维可视化及其实时绘制技术一直以来是地理信息系统、虚拟现实等领域的研究热点。本文针对当前地层三维可视化及实时绘制技术的研究现状，在吸取计算机图形学、计算几何、科学计算可视化、虚拟现实的先进理论和技术成果的基础上，围绕地形三维可视化及其实时绘制技术中的三维真实感地层生成、基于体数据的三维地形可视化等核心技术内容展开讨论与研究，目标是建立地形三维可视化及其实时绘制技术在现有相关学科技术成果上实现的基本理论和技术框架。
三维可视化随着研究领域的不同，其描述空间实体的方法存在较大差异，不可能设计出一种数据模型来适合所有的应用领域，应根据研究领域空间实体分布特征，设计出专用的三维空间数据类型。对于钻孔数据来说，常用的构模方法是曲面构模法，如TIN与Grid构模、边界(B—rep)构模、线框(Wire-Frame)构模、断面(Section)构模、混合构模、多层DEM构模。由于地层本身所具有的近层状性质，也由于实际上钻孔在开采时的诸多原因和地质体的不规则性，我们采用了在垂直方向上的一系列相互错切的曲面来作为地形的粗糙模型。
曲面建模也称为函数逼近或者数值逼近，主要分为插值和拟合两大部分。它的本质就是通过一些离散点集上的约束，求取一个定义在连续集合的未知连续函数，从而达到获取整体规律的目的，即通过部分而知全局。从几何意义上讲，插值和逼近之间的差别在于：拟合是给定了空间的一些点，找到一个已知形式未知参数的连续曲面来最大限度地逼近这些点，以逼近方法所拟合的曲面，不要求曲面严格通过参考点，但是要求拟合面最优，也就是相对于已知数据点的高差的平方和最小：插值则是找到一个或几个分片光滑的连续曲面来穿过这些点，利用插值方法拟合曲面，所产生的曲面必须通过所有的数据点。
在地学领域，工程采样数据的空间分布一般有格网型和散乱型两种类型，如果要根据这些原有数据来实现地质体的完整描述，通常情况下是采用曲面拟合的方法，也就是通过已知的离散的地质采样数据点集合来拟合一数学曲面来表示散乱点的地质空间形态。从数学的角度上看，由于曲面拟合所形成的曲面基本上不通过各个给定的点，所以，在地层建模领域，一般采用插值的方法来进行地质模拟。
本文根据地质体层状特征和钻孔数据的特征性，采用曲面作为基本单元以基于原始散乱数据点的穷举搜索的思想来构建真实三维地质体模型。
体视化技术的出现和发展给三维地质模拟提供了有力的理论依据和良好的可视化途径。利用体视化技术可以建立地质体的真实体模型，并通过由此产生的体数据所反映的信息，来帮助地质专业相关研究人员了解地质体内结构以及内部属性，使得人们可以观察到在通常情况下所不能观察到的地层结构与属性，从而展现矿床、采矿工程和地质构造的位置特性和空间关系特征。这种方法相对于别的方法由于其对地质体几何描述和对地层属性描述的分离，具有明显的优点。本文将研究内容放在地质体三维曲面构模和体视化技术上，并以曲面建模技术在地质体三维可视化中的应用为重点研究内容。本文主要研究内容如下：
(1)地质体的三维空间构模：三维空间构模方法可以归纳为基于面模型、基于体模型和基于面体混合模型构模三大类。本文在充分研究了这三类构模法的基础上，基于某地质勘探区的钻孔数据，采用曲面构模的方法，实现了该地区的三维地质体的模拟。
(2)对曲面构模技术的原理与算法进行分类：阐述了不同的曲面构模方法以及它们的概念、原理及特点。对曲面建模的基本原理与本质进行了系统的归纳分析研究。根据已有的散乱点数据的特征，适合中小规模数据拟合的谢别德插值是比较有效的一种方法，但是该方法在具有快速、简洁的优点的同时，具有局部插值等不良特性，所以本文采用改进原有方法的一些缺点的改进谢别德插值作为数据点的曲面拟合方法。
(3)介绍了体视化技术的原理与分类以及具体多种算法在具体地质体三维可视化中的应用：首先阐述了多种不同体视化方法以及它们的原理，对体视化的基本原理与绘制算法进行了系统的归纳与分析。然后就某一钻探工程中得到的散乱数据进行可视化实例分析，其中的步骤有各层地层曲面的建立、网格化等预处理以及如何有效利用钻孔数据来建立地质层及其内部属性值的三维空间模型的方法与过程，以得到满足直接体绘制所需要的规则体数据，以运用直接体绘制技术绘制三维地质体。
论文最后对基于曲面建模技术研究的主要内容和算法进行了总结和展望，并针对由某地质地区的勘探区域所获得的钻孔数据，应用上述理论进行软件实现，所实现的演示系统能够利用原始钻孔数据还原出地质体，而且该系统具备地质体的旋转、缩放、平移、剖切、揭层、栅格等显示功能，以供专家对地形做出正确的解释，同时提出了所开发的三维地学模拟系统存在的问题和今后的研究工作。实验结果表明，基于曲面建模进行真三维地质体构模是切实可行的。