随着我国城镇化速度的加快,城市人口及城市规模不断增加,地下管线作为城市的基础设施,其作用不断凸显,其规模也随之不断增加,形成了纵横交错的复杂地下管网。由于历史、管理等原因导致一些管线资料不全或缺失,这就给施工、城市管理、规划等带来了困难。另外,城市还需进一步发展建设,还会有更多的管线入地,因此利用有效的手段,充分了解地下管线空间位置、分布与走向等信息,在一定程度上可以推动市政建设的发展,规范城市管理、规划工作,这就为地下管线的探测与三维建模提供了可发挥的空间。本文围绕市政管理、规划中未知管线的探测及数据获取需求,研究三维管线的自动探测方法,并依据管线探测的具体工程背景,将研究成果应用于三维空间建模以及三维空间规划。全文取得了如下成果:在管线探测方面,提出了一种内部管线探测方法,从而建立智能管线数据测量系统,该系统分为承载驱动平台、数据探测、数据采集保存三个模块系统。利用该系统可以准确获取地下管线的三维信息,具有高效、准确、可扩展的特性,对于城市地下管网的探测具有重要的参考意义。在三维管线自动建模方面,借助ArcGIS Engine开发平台,利用C#语言,定义了数据交换的接口,在ArcGIS软件中Multipatch格式数据的支持下,通过二次开发,建立三维管线自动建模模块,并利用探测实验获得的数据,自动生成管线模型,从而可以对城市地下空间的数字化建设和可视化起到推动作用。在三维路径规划方面,针对以往三维路径规划中的不足,利用蚁群算法实现三维空间中的路径规划,并根据算法参数对算法的影响,提出一种参数优化的蚁群算法,提高算法的寻优效率和稳定性,并得到规划后的管线中心点三维坐标,然后利用三维管线自动建模软件进行仿真,该方法可以在三维空间对路径进行快速规划,对市政建设具有较高的参考价值。本文的研究围绕市政管理、建设、规划工作的需求,在推进城市地下空间管理现代化与数字化方面具有重要的理论意义和实用价值。