北斗卫星导航系统作为四大全球卫星导航系统之一,己在民用以及军用领域发挥了重要的作用,对北斗卫星导航系统的空间态势进行管控有着重要意义。传统的数据展示形式在面对北斗卫星导航系统态势场景时,难以提供理想的数据进行分析、处理,而日趋成熟的三维可视化技术较为适合用于北斗系统态势的有效展示。本文首先对北斗系统态势场景进行了分析,建立了各类要素模型,研究了主要算法;然后对北斗系统态势场景可视化关键技术进行了研究和设计;最后对北斗系统态势可视化系统进行了设计实现,对关键技术进行了验证,验证结果表明显示性能和可视化效果都有良好的提升。本文的研究成果在二代导航国家科技重大专项中得到了应用。本文从“点”的角度,提出了一种基于合并网格的动态LOD处理方法进行三维模型优化和一种基于模型实例池的模型管理方法进行三维模型的全生命周期管理,解决了模型精度单一、不同精度模型切换不平滑、多模型资源消耗大等问题。从“线”的角度,提出了一种三维空间抛物线算法计算空间线路位置和一种复杂线路优化方法进行空间线路简化,规范了空间线路的建模方式,提高了业务信息的易读性;从“面”的角度,提出了一种基于权值约束的边界平滑处理算法进行曲面重建,在北斗导航领域首次在三维场景下进行DOP值可视化设计实现,实现了边界平滑效果良好的三维DOP曲面实时显示,解决了区域边界锯齿、数据精度与渲染性能平衡等问题。