大型工程（如水利水电工程）设计是一项复杂而又艰巨的工作，利用计算机进行辅助设计是人们一直来追求的目标。本文主要利用GIS技术，深入研究了工程可视化辅助设计的有关理论与方法，并结合实际工程进行了应用研究。本研究将有助于推动向数字化、可视化、智能化方向发展的现代工程设计革命，具有广阔的应用前景。本文的主要研究工作和研究成果如下： （1）针对当前水利水电工程设计领域存在的计算机应用水平还有待于提高，设计建模过程复杂且不直观，设计效率不高等情况，提出了基于GIS的工程可视化辅助设计理论与方法，实现了直观方便的设计建模和设计过程的交互控制，以及设计成果的直观形象表达，从而有助于提高工程设计的效率和质量。（2）提出了复杂地质构造数学模拟的神经网络方法与混合进化方法，并利用GIS技术和可视化技术，深入研究了数字地质三维建模及其可视化方法，实现了地质三维任意剖切、信息空间查询与管理等功能，从而为直观描述地质构造的空间展布及其相互间的复杂空间关系，以及快捷、交互地进行工程地质设计提供了新的途径与手段。（3）提出了基于GIS的工程施工三维动态可视化仿真技术，为逼真形象地描述复杂工程施工系统内部的时空逻辑关系，简化仿真建模过程以及直观获取与表达仿真信息提供一条便捷有效的途径。（4）提出了基于三维动态仿真的混凝土坝施工可视化辅助设计方法，不仅简化了大坝施工设计的建模过程，实现了大坝施工复杂动态过程的逼真描述，而且可以直观地对不同施工方案进行分析和比较，从而为制订切实可行的大坝施工组织计划以及进行施工进度实时控制与管理提供科学合理的决策依据。 （5）提出了施工导流临时挡泄水建筑物可视化辅助设计与优化方法，深入研究了基于改进遗传算法的导流临时建筑物多目标优化方法和围堰挡水实时风险估计的日径流模拟方法，并研制开发了施工导流可视化辅助设计软件系统（CDCAD），从而为施工导流设计提供一个科学有效、直观简便的手段。（6）提出了基于仿真技术的施工导截流过程三维动态可视化分析方法，不仅实现了施工导截流这一复杂动态过程的形象描述，而且为直观分析导截流方案，进而反馈设计提供了科学依据，极大地方便了多方案的比较和分析，并且研制开发了相应的计算机软件系统(CDVAS)，为施工导截流组织设计与宏观决策提供了一个强有力的分析工具。