在二维地图学与地理信息系统(GIS)中，矢量地图符号具有选择性增强空间对象和抽象化概括空间规律的重要作用。在三维GIS中，叠加数字正射影像(DOM)和数字高程模型(DEM)的可交互虚拟地理场景比平面地图涵盖的地理现象更多且更复杂。因此，三维GIS需要引入矢量地图符号（道路、水系、居民地等）对重点地物信息进行语义上的综合概括和视觉上的突出表达。　　然而，将矢量要素贴合渲染在三维地形模型表面不再像二维地图符号绘制那么简单，尤其是几何形态和颜色样式相对复杂的线状要素，很容易出现渲染方面的视觉误差，造成制图者意图传达的信息与读图者实际接收到的信息不对等。例如线符号穿刺或悬浮于地形表面的现象、线符号边缘锯齿状走样现象、具有周期性变化样式的线的各周期长度视觉分布不均现象、视点远处较细线的断续消失现象以及场景实时交互性能过低等，都易造成上文提到的信息不对等。　　本研究在国家自然科学基金面上项目——“典型二维矢量地图要素在三维地形表面的贴合渲染算法研究”(41371365)的支持下，提出了一种基于屏幕像素投影反算的矢量渲染与优化方法。方法针对几种典型的具有周期性变化样式的线状符号，实现其在三维地形表面的精确贴合渲染，避免常规方法出现的视觉误差。在CPU预处理阶段，研究提出了基于地表铺展长度的周期划分策略，建立了空间索引算法;在GPU实时渲染阶段，研究提出了将像素由屏幕空间向二维矢量平面投影，根据其与矢量的位置关系决定着色的思路，以及适合于此情况下的像素反走样算法。特别的，方法采用了GPU并行对渲染过程进行了加速。论文的主要研究内容如下:　　(1)矢量数据预处理阶段，针对几种具有周期变化特征的线状要素，研究其周期长度在起伏的三维地形表面的合理长度分布方法，及其符号样式的二维几何构建方法;研究线符号的面状化、圆角过渡和暗边构建方法;研究矢量图形的快速空间索引方法;　　(2)在实时渲染阶段，研究屏幕空间和矢量空间的坐标变换关系，将像素由屏幕坐标变换为矢量平面坐标内的四边形覆盖范围;对投影过程可能产生的投影空间不连续问题研究其解决方法;　　(3)在像素投影变换过程中，研究像素的多重采样策略;研究屏幕像素分类方法以排除不需要进行采样的部分像素;通过变换采样空间避免采样点的位置偏差;研究适用于此情况的采样点着色方法;　　(4)考虑到像素计算的同质性和屏幕空间的可分块性，研究使用GPU并行手段对渲染过程予以实现;研究CPU与GPU协作计算流程;研究合适并行分块数量和线程数量以达到性能最优。　　经试验测试，使用本研究提出的方法渲染的线符号具有精确贴合地形、周期分布合理、视觉效果美观、消除悬浮现象、避免走样误差等特点。此外，由于设计使用了GPU并行加速算法，方法在渲染较大规模地理场景上达到了可交互级别的运行性能。