云的可视化效果作为三维场景中重要的组成部分,一直以来都是模拟仿真领域研究的热门内容。云的外形特征,分布情况和变化状态可以有效地反映出一些大气特征,也可以分析出预测未来天气状况。通过研究国内外学者的相关云建模和可视化方法,发现现存的算法方法中主要存在以下几个问题:模型结构单一,仅达到一般的可视化效果;根据物理过程引入复杂的物理模型,无视计算效率的问题;无法实现用户交互问题;云的动态变化不贴合真实的物理过程。本文针对以上几个问题,引入了光滑粒子流体动力学(Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH)方法对云进行建模,从卫星云图中裁选出云层轮廓并进行三维拓展,最后通过计算机可视化技术对云粒子进行渲染,实现逼真有效地动态三维效果。近几年来,对气象数据的可视化仍有着很多效率、准确性和直观性等问题。针对这种现象,本文通过VTK图形库,利用体绘制技术,对空间场数据进行处理,形成三维空间网格,通过标量值与颜色值、透明度之间的动态映射,实现了气象标量数据的三维动态可视化效果。同时,针对传统MC算法存在的插值方法不适用于气象数据,连接方式二义性的问题,提出了改进办法,完善了 MC算法在气象可视化领域的不足。由于风场是十分明显的基于气象数据的矢量场,本文提出了用粒子轨迹追踪算法来模拟风场,通过VTK图形库来进行GPU加速,在保障效率的同时,利用一些可视化技术,优化风场粒子流的展示方式,最大程度的逼近真实风场的效果,更加利于分析出各种风场特征。实验结果表明,该方法可直观的分析出涡旋、季风等风向,以及垂直和水平方向上风场的流动趋势。