随着GIS应用的深入发展,基于抽象符号的二维平面GIS已经无法满足人们对于自然界本原感受的需要。网络虚拟GIS综合了虚拟现实、互联网、地理信息系统等领域的前沿技术,研究现实世界在网络上的虚拟表达,集成了GIS特有的空间查询与空间分析功能,为三维GIS的网络表达提供了一条解决途径。目前网络虚拟GIS的技术还很不成熟,发展也比较缓慢。制约网络虚拟GIS发展的主要因素有:缺乏实用的地理空间数据模型,缺乏有效的地理数据组织与管理方法,GIS功能的可视化表现与人机协同缺乏深入研究等。针对上述问题,本论文展开了研究工作,主要研究内容如下:1.分析并整理了网络虚拟GIS领域的应用需求与发展现状,提出了一种适合于网络虚拟GIS应用的地理数据组织模型,并研究了该模型在虚拟现实场景中的可视化表达。2.针对网络虚拟GIS中的地形建模问题,提出了一种基于X3D的分层、分块方式,并结合ArcSDE讨论了该方式的存储实现。经验证,该方法能够有效的提高数据组织与访问的效率。3.讨论了网络虚拟GIS中地物建模的相关问题,基于LOD思想,设计了一种多分辨率的建筑物表达方法。该方法能够在不影响显示效果的同时大大降低网络数据传输与场景渲染的压力。4.采用J2EE架构设计并实现了一个基于X3D的网络虚拟GIS系统。对本论文的相关研究内容进行验证。