天气雷达能够对降水系统进行三维探测,使用三维矢量描述雷达回波的立体信息,可以直观地显示降水系统的发展状况,有助于对天气过程进行深入分析。本文首先对天气雷达数据三维可视化相关技术进行了研究,在此基础上开发了雷达数据三维显示系统,初步实现了雷达产品的三维显示和分析功能。论文的主要研究结果如下：(1)考虑了标准大气折射与真实地球曲率对雷达探测的影响,改进了电磁波沿折射曲线轨道传播的算法。在此基础上给出了雷达体扫资料中数据点的三维空间定位方法,与标准雷达测高公式的结果对比表明,本文提出的方法计算的目标物高度与经纬度更加合理准确。(2)开发了雷达数据垂直剖面产品算法,可以给出剖面上数据点分析值的定位与插值方法。由计算结果的回波强度、空间位置和空间连续性等方面可以看出,该算法能够合理显示雷达回波剖面信息。(3)改进了基于移动立方体Marching Cubes算法的三维等值面提取方法。通过使用雷达体扫资料中的六面体数据单元替代正立方体计算,可以在不损失绘图质量的前提下提高重建速度,能够连续而直观地表现出雷达回波的轮廓与其内部结构分布情况。(4)设计了一套天气雷达数据的三维显示和分析系统,实现了地理信息、地形贴图和雷达数据三维分析等功能。通过一次对流天气的个例分析,表明本文设计的系统不但能够揭示降水系统的发展演变过程,而且能够更加细致地分析雷达回波轮廓分布情况和发展状况。