地籍管理是维护土地合法使用,保障土地所有者和使用者权益,维持社会生产秩序的重要手段,在社会管理和经济活动中发挥着重要作用。尽管数字地籍实现了地籍测量、管理、应用全过程的数字化,拓展了传统地籍管理模式和手段,其基础是二维的地籍空间数据库；然而,随着城市空间利用多元化的不断深入,这种地籍管理模式已不能真实、直观地表现土地的三维立体化利用情况。当前,三维空间信息技术与地籍管理的结合,产生了一种崭新的地籍管理模式-三维地籍管理。本文围绕三维地籍的数据模型、数据集成管理、空间索引、空间关系表达等展开研究,详细研究内容包括以下几个方面：(1)系统地回顾了现有地籍管理的现状,进一步研究、总结了地籍管理的基本特征,并进行分类,进而分析归纳了传统二维地籍管理模式中存在的局限性；然后,从三维地籍研究现状着手,总结了三维地籍的特征以及分类,探讨了三维地籍的研究内容。(2)深入分析了二维和三维地籍数据模型的数据需求与模型结构,系统研究了三维地籍实体的基本类型,结合三维地理信息系统的数据模型,研究了三维地籍数据模型的基本特征；然后,对面向对象的三维数据模型进行扩展,提出了面向地籍的三维数据模型(CO3D),详细阐述了CO3D的基本概念和数据结构,并通过实例分析了C03D的数据存储方式。(3)为了充分利用已有的二维地籍数据,减少三维地籍建立的难度,保持地籍管理工作的连续性,并能够有效反映地籍的二维和三维空间特征及相互联系,剖析了二维地籍与三维地籍的集成管理的必要性,进而提出了二维地籍与三维地籍数据集成管理的模式,并对其进行分类；然后,提出了二维地籍向三维地籍数据转换的基本框架,叙述了数据转换的算法,并通过实际算例验证了所提转换算法的可行性。(4)为了提高三维地籍空间数据的查询与检索效率,本文在总结空间数据索引特征的基础上,系统分析了基于网格的空间索引方法存在的不足；进而,依据地籍空间数据的基本特点和地籍管理的基本特征,提出了面向地籍的基于道路网的三维地籍空间索引方法,详细叙述了该空间索引创建和维护过程。(5)为了表达三维地籍的空间关系,首先研究了地籍空间关系的基本特征与分类,进而提出了基于面向地籍的三维数据模型的空间拓扑关系显式表达与存储模型,并详细论述了在空间拓扑关系查询过程中空间关系向结构化查询语言的映射策略,并通过实际算例验证了本文所提方法的正确性。(6)为了验证本文三维地籍数据模型的研究成果,本文详细介绍了三维地籍数据管理实验系统原型的开发环境、体系结构,并给出了实验系统运行结果。