與三維標(biāo)量場相比，三維矢量場的可視化更具挑戰(zhàn)性，這主要是由于以下兩個原因。首先，三維矢量場至今還沒有一個直觀的、普遍認(rèn)同的表示方法。矢量不僅有大小，而且有方向，如何在二維屏幕上表示出三維方向的信息一直是困擾人們的一個難題。這實(shí)際上與人的視覺系統(tǒng)有關(guān)。三維矢量不適合于人們的視覺習(xí)慣，如一個箭頭可表示一點(diǎn)的矢量，這是因?yàn)槿藗円蚜?xí)慣了這種表示。但大量的代表空間矢量的箭頭集合在一起卻往往導(dǎo)致圖像雜亂無章，難以被人們接受，這個問題對于矢量場就更加突出。

其次，矢量場的數(shù)據(jù)一般都具有復(fù)雜的拓?fù)潢P(guān)系和較高的維數(shù)，如溫度、密度、壓強(qiáng)等標(biāo)量，速度、重力等矢量，還有渦流張力等張量。這些物理量往往定義在離散的不規(guī)則網(wǎng)格的結(jié)點(diǎn)、中心或表面上。同時，在不穩(wěn)定流場中，每一時刻都對應(yīng)著不同的數(shù)值，這常常導(dǎo)致驚人的龐大數(shù)據(jù)量。

矢量是一種既有大小又有方向的量綱，因此矢量場數(shù)據(jù)的可視化與標(biāo)量廠數(shù)據(jù)有所不同，它應(yīng)該將矢量的大小和方向都同時顯示出來。在空間信息處理中，矢量場數(shù)據(jù)的可視化通常有兩種基本技術(shù)，一種是將矢量按一定的方向進(jìn)行分組，獲得N個組的分量值，然后借助于標(biāo)量場數(shù)據(jù)的可視化技術(shù)顯示每一分量的分布。比如氣象研究中的風(fēng)向頻率分布、地質(zhì)構(gòu)造中的節(jié)理分布等。另一種方法就是直接對矢量的大小和方向同時進(jìn)行顯示。

根據(jù)空間數(shù)據(jù)處理的特點(diǎn)和可視化的基本技術(shù)，矢量場數(shù)據(jù)的幾何圖形表示方法通常包括點(diǎn)場數(shù)據(jù)表示、線場數(shù)據(jù)表示和面場數(shù)據(jù)表示三種。也可以按局部技術(shù)、全局技術(shù)和分類技術(shù)（特征可視化）來分。

點(diǎn)場數(shù)據(jù)的表示是最直接的方法，通常是對采樣點(diǎn)上的每一點(diǎn)數(shù)據(jù)的大小和方向采用能表示大小和方向的圖形方式給予表示，如箭頭、有向線段等。

線場數(shù)據(jù)的表示是空間數(shù)據(jù)可視化中用得較多的一種方法，通常包括數(shù)據(jù)場線和質(zhì)點(diǎn)軌跡線兩種。數(shù)據(jù)場線是某一時刻f連接各點(diǎn)矢量的一條有向曲線，如大氣環(huán)流線、電磁場中的磁力線等。質(zhì)點(diǎn)軌跡線指某一質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過該矢量場是一條軌跡，如計(jì)算流體動力學(xué)（CFD）中的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動軌跡等。計(jì)算流體動力學(xué)就是求流體偏微分方程，即Navier-Strokes方程的數(shù)值解，這些方程是航空學(xué)、汽車設(shè)計(jì)、氣象預(yù)報(bào)和海洋學(xué)等應(yīng)用研究的核心技術(shù)，也是流體力學(xué)的基礎(chǔ)。

空間面場數(shù)據(jù)實(shí)際上是一條非場曲線經(jīng)過矢量場的運(yùn)動軌跡，面場比線場更容易表達(dá)矢量場內(nèi)部的矢量分布。面場的擬構(gòu)主要有兩種方法，一種是采用線場連接生成面場，另一種是對矢量場進(jìn)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分解，通過擬構(gòu)矢量場內(nèi)部的幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分布模型來表達(dá)整個面場的總體分布。