三维空间信息可视化是数字流域亟待解决的关键技术，是地球空间信息技术发展的基础，对流域水资源管理是十分重要的。目前数据信息的二维表现方式已不能满足现代化管理的需要，如何利用三维可视化技术表达各类信息，并将其与水力学模型相结合分析流域中水流过程的变化规律是急需解决的问题。虚拟现实GIS是三维GIS、可视化技术和虚拟现实技术结合而形成的新一代GIS系统，它是构建数字流域必不可少的元素。 GIS在水文集成应用方面存在时态问题，水文要素的地理空间主要描述了水体的运行环境，这些水文要素随着时间不断地变化，但传统的GIS侧重于空间数据与属性数据的表达和分析，在时态性方面则比较欠缺，这就严重阻碍了两者之间的集成。因此系统采用“二元结构GIS”来解决这些问题。系统中时态地理信息系统的时态特征体现于河网水流的演示，它不仅描述了河道在某时刻的水流状态，而且描述了水流沿时间维变化的过程。 系统中包括地球和流域两个场景，其中流域的两大基本要素是地形和河道。本文以长江澄通段的河道及其周围的地形和长江支流沿渡河流域附近的地形为主要对象，利用三维可视化技术将DEM地形和河网表达在三维场景中，对流域三维可视化虚拟场景构建及动态演示进行研究，着重探讨地形的相关处理和河道水流的模拟演示的解决方法。在二元结构GIS中模型对象负责计算流场数据，GIS对象(河流对象)负责描述对水流的表达。系统在VC++结合OpenSceneGraph构建的三维可视化虚拟场景中通过读取连续时段的河网网格数据直观的表达了水流的运动过程。同时实现了对地形任意点的位置查询和不同时刻河流各网格点的水位、流速和流向的查询等功能。