大数据时代的到来使得人类社会数据的种类和存储规模以前所未有的速度增长,数据的规模化效应给地图可视化带来了极大的挑战,传统地图可视化方式正在发生变革。随着数字地球、虚拟地理环境、虚拟地理场景等概念被相继提出,人们不再满足于二维地图的抽象表达而更倾向于三维场景的逼真展示。在解决大规模空间数据可视化和实时绘制的问题上,层次细节(Level of Detail,LOD)方法作为一种模型表示方法能够有效地控制复杂场景的数据简化。现有的静态LOD方法在层次粒度与存储占用上存在着不可调和的矛盾,不能从根本上解决问题。现有的动态LOD方法在原始数据结构上进行简化,再处理为图形硬件支持的图元进行渲染,海量实时的剖分和显存1O过程导致其渲染效率低下,难以满足大规模场景的渲染需求。针对透视投影下现有矢量地图动态LOD绘制方法存在的问题,本文利用相邻尺度下地图要素的几何形态具备相似性的特点,使用一种既可进行简化又可直接用于渲染的梯形格网结构,并设计透视投影下梯形格网的简化算法,将简化与剖分的过程统一,在此基础上进一步研究GPU(Graphic Processing Unit)环境下矢量地图动态LOD绘制方法。通过该方法避免了传统方法中存在的计算冗余和数据冗余问题,提高地图的渲染效率,为三维场景下矢量地图的渲染提供了一种新的解决方案。本文的研究内容和主要成果如下:(1)透视投影下梯形格网的简化算法设计。首先,本文设计了一种视点相关的权重计算方法。之后,进行线、面几何要素的剖分,使用剖分结果完成梯形格网的构建。最终,基于梯形格网结构,兼顾拓扑保持和一致性的原则设计了透视投影下线、面梯形格网的简化算法,并使用一种避免梯形格网自相交的方法,实现了 LOD绘制过程中简化与剖分的统一。(2)基于梯形格网的矢量地图动态LOD渲染方法。首先,探讨地图简化的影响因素,详细分析地图操作、要素可见性对地图简化的影响。其次,依据梯形格网及其简化算法设计了高效的梯形格网LOD方法对梯形格网进行简化,并研究了梯形格网的索引缓冲对象(Element Buffer Object EBO)更新方法。最终,设计了一种硬件环境下视点相关的矢量地图动态LOD渲染方法,进行简单符号化并设计地图缓存以提高其渲染效率。(3)地图可视化平台设计。基于上述的研究成果,设计了可视化平台的渲染引擎框架,并实现了本文提出的算法。之后,设计了渲染效果实验,验证了本文方法的适用性;设计了本文方法与Mapbox矢量瓦片方法的渲染效率对比实验,验证了本文方法的实用性与高效性。本文方法的提出为三维场景下矢量地图的渲染和大规模数据探索性分析提供了新的解决方案。