本文是在“十五”国家科技攻关项目“文物保护关键技术研究”课题“高新技术在古文化遗存无损探测与成像中的应用研究”支撑下完成的。三维可视化技术是目前计算机技术的一个热门研究方向，而且它符合人们获取外界信息的习惯，即通过逼真视觉效果来对信息进行直观获取。GIS作为功能强大、应用领域广泛的一种新型信息系统也必然要引入三维可视化技术才能够充分满足用户需求。然而目前GIS中的可视化大都集中在基于表面模型的地形三维可视化上，空间体数据的可视化功能尚不成熟。论文研究了三维可视化的四种工程实现方式，结合实例进行了对比分析。提出了用VTK实现探测GIS三维可视化的方法技术，拓展了GIS系统的功能。该研究对科技考古、文物保护以及地理信息系统的发展和应用都具有探索性意义。本文取得的主要成果和创新有：1．将GIS概念应用于考古探测数据管理，根据考古探测需求和总体目标，对考古探测综合解释GIS系统进行总体结构和功能设计，并研究了系统三维可视化功能的实现方法。2．在全面收集和分析国内外大量资料的基础上，对三维可视化技术在地理信息系统中的应用进行了系统的研究和探讨。介绍了四种实现探测GIS三维可视化功能的工程技术，并对其进行了应用对比。3．研究基于可视化类库VTK的三维可视化，分析了探测数据的特点、介绍了数据的处理流程，并给出了具体的示例。三维可视化技术是对空间信息的直观表达，它的目标是追求视觉效果和信息获取的统一，地理信息系统是对空间信息进行分析和管理以及实现决策功能的最好手段，将二者结合起来是地理信息系统发展的必然趋势。目前正在当前“数字地球”这一概念框架下，本文的研究成果顺应了“数字考古”需求，在考古探测数据管理及数据的三维可视化分析方面具有较大实用价值。