随着科学技术的进步,军事和民用方面需求的日益增长,海洋资源的开发利用成为了各国竞争的焦点。导航信息是船舶航行及海洋开发作业顺利完成的重要支撑和保障。电子海图能够实时动态显示基于海图背景的导航信息并能辅助航海人员高效的完成各类作业任务,相关技术得到了广泛应用。然而当前电子海图仅能提供基本的二维航行信息,对于三维海底地形及海洋环境等信息不能够形象地描述,依然需要航海人员人为处理各种设备所接收的诸多数据。这样不仅不能实现对整体情况的有效分析把握,同时降低了航海作业实现效率。因此如何在二维电子海图的基础上,实现本船态势信息显示的同时实现海底地形及海洋环境信息的三维显示,使航海人员运用视觉方式找出规律以及隐藏的内在现象,更好的支撑航海人员进行决策,成为当前众多学者研究的重点。本文主要研究了基于电子海图的海底地形及海洋环境温度场信息三维显示系统的设计与实现。首先,综述了电子海图、海洋平台及软件、海洋环境数据可视化在国内外发展现状。针对当前实际应用中的问题,提出本文的研究问题与思路。针对论文中涉及到的电子海图基础知识进行简单介绍,主要包括电子海图基本概念及相关坐标系、地形可视化高程模型分类以及三维可视化方法。其次,基于电子海图数据进行地形三维可视化研究。研究主要从三维地形模型实现流程进行分析,其中包括S-57格式电子海图数据获取以及高程模型网格化建立,详细分析了高程数据模型内插方法,并针对单一插值算法应用时的缺陷,提出一种移动曲面拟合与反距离加权平均混合插值的改进方案,设计了仿真验证。再次,对光线投射算法进行分析,针对温度场数据量较大情况下采用传统三线性插值导致重采样过程效率低下的缺点,提出一种利用空间几何中的性质,向量向外延伸确定采样点的方法,实现计算的简化。同时针对图像合成提出变步长采样的方式,实现对采样效率的进一步优化。设计仿真实验方案对改进后算法进行仿真验证。最后,基于S-57电子海图数据,在VS2010及Open GL开发环境中设计实现了海底地形与海洋环境温度场三维可视化融合显示系统软件。系统整体目标是基于电子海图数据基础上实现本船态势信息、三维地形信息、海洋温度场的融合显示。