近年来，三维地理信息系统都是GIS领域的一个热门研究方向，三维功能也是GIS中重要的组成部分。三维GIS可以将现实世界以三维立体的方式展现，使得效果更加直观、逼真，给人以“身临其境”的感受；可以通过GIS三维空间分析功能，从现有的地理数据中得到想要的新数据和信息等。铁路是国家经济建设的大动脉，以数字化的概念为基础，结合地理信息技术、计算机技术和图形学知识，以三维可视化的方式来表达线路场景，建设铁路信息化管理平台是当今铁路行业发展的一个重要方向。本文主要研究内容包括以下几方面：基于三维GIS的理论和技术，研究了铁路线路沿线三维地形的建模方法。通过比较和分析CAD数据与ArcGIS数据格式的差异性，应用ArcMap软件对AutoCAD下dwg格式的地形等高线数据进行处理，并分别在SketchUp软件和ArcMap软件中建立了三维地形模型。利用线路中心线设计坐标数据，以AutoCAD二次开发的方式生成了线路空间中心线，配合线路横、纵断面数据，在SketchUp建模软件中构建了铁路线路三维模型；并利用工程物设计参数等数据，建立线路工程物三维模型，完成铁路线路三维场景的建模。建模过程中，依据线路工程物不同特点和建模过程，简化了模型复杂度和建模过程，在一定程度上提高了模型显示效率，缩短了建模周期。根据采集数据中铁路线路、铁路沿线地形等的坐标位置信息，在SketchUp软件中通过旋转、平移、拉伸等的方法，将地形模型与线路场景模型进行拼合，完成了铁路线路整体三维场景的建模；并在整体建模的基础上，研究了GIS多面体数据模型Multipatch数据存储格式，通过模型格式的转化将SketchUp软件模型转换为Multipatch数据，为后期系统的开发提供了三维场景数据支持。应用ArcGIS高级组件ArcEngine，以其中SceneControl控件作为三维场景驱动，利用Visual Studio C#开发方式，开发了一个具有场景浏览、信息查询、三维空间分析的GIS应用系统。本文开发的铁路线路三维可视化系统，提供了一个直观、三维的真实虚拟线路场景，通过程序中漫游、缩放、飞行及查询等功能，可以了解线路全线或细部景观与相关信息；程序的三维空间分析功能为相关管理人员提供一定的空间分析功能，为线路管理部门提供可视化平台，对于铁路信息化建设具有一定的现实意义。