多维显示是数字地球对现实进行仿真的重要手段。
对现实的描述和再现一直是人类认识世界的重要手段。在历史上人类对空间认识的深入，产生了地图——二维的空间表示方法。在地图上我们可以确定位置和相对方位，标示地点，丈量面积。地图这种描述空间关系的完善经过了漫长的历史，同时对人类认识世界改造世界发挥了重要作用。中国古代就用地图来表示部队的驻扎情况。
这种二维的空间表示方法有一定的局限性。三维的空间映射到了二维的平面，大量的信息都丢失了。大自然中的高山峻岭、低洼沼泽在地图中都被夷为平地。原始森林和农田中的植被不能有效地被区分。也就是说，地图不能有效地提供高度，同时地图能提供的信息也受到了限制。人们通过种种办法来增加信息。画上等高线，用各种颜色来区分不同的高度、物体，用大量的专题地图来反映各种信息。
这种二维空间表示方法在进入信息时代被首先应用。初期的地理信息系统。主要通过数字化地图来描述空间关系。随着人们对空间信息需求的增加，这种基于70年代提出的传统空间数据模型与建模方法构造的显示已经不能满足新一代GIS基础软件平台和GIS应用系统发展的要求。主要表现为：①仅能表达空间点、线、面目标间极为有限的简单拓扑关系，且这些拓扑关系的生成与维护耗时费力；②难以有效地表达现实三维空间实体及其相互关系；③适于记录和表达某一时刻空间实体性状及相互间关系静态分布，难以有效地描述和表达空间实体及其相互间关系的时空变化；④没有考虑异地、异构、异质空间数据的互操作和分布式“对象”处理等问题。
计算机图像处理技术，尤其是地理信息系统技术的发展，使得时空四维（x，y，z，t）显示成为可能。如下5个方面的技术与理论的发展，促进了多维显示成为可能：①三维实体间时空关系描述与表达的理论与形式化方法；②三维实体间时空拓扑关系的动态生成与存取方法；③时空对象的数据组织与操作；④异构空间数据互操作和分布式处理；⑤四维空间数据模型的建模方法与实现技术。
我们不仅能从中得到三维空间的真实再现，而且可以随着时间的变化而变化。随着数字地球的发展，大量的信息来源提供了海量的多维信息，包括许多实时和准实时的信息。这些时空信息加上属性信息对现实仿真，使得人们能准确地描述空间关系。数字地球的不断发展，将使人们可以在网上看到当时香山的真实面貌、游客人数以及去香山的最佳路线；或者是你进入你预购的房地产的情景。科学家也可以再现地学史上的重大事件。