虚拟现实技术在社会生活中的应用日益广泛,并越来越多地应用到城市建设领域中来。虚拟城市相关技术的发展和社会需要对GIS空间分析的能力提出了更高、更新的要求。但当前大多数的虚拟城市系统往往只注重于场景的三维表现,忽略了3DGIS空间分析功能的研究与开发,对对象的查询、修改、分析等需求也得不到很好的满足。因此虚拟现实技术与3DGIS的无缝集成已成为当前的研究热点。研究空间分析的算法,实现稳定、高效、实用的空间分析功能,进而实现VR和GIS的紧密集成是本文的主要研究目的。本文通过研究一些空间分析的基础算法和典型方法,为城市建设与发展以及人们生活中“面向解决与空间有关的问题"提供科学实用的空间决策支持,主要研究了以下内容:1.研究了空间分析的基础理论与方法,对空间分析的内涵、方法以及模型进行系统的概括与总结;2.对空间数据模型的组织方式进行了研究,首先研究了空间数据表示方式,然后介绍层次包围盒和四叉树概念,组织方式及优缺点;3.针对三维空间分析的需要,定义了大量的基础空间数据结构,研究和开发了点和多边形拓扑关系判定、射线和盒子空间关系判定等高效的基础空间分析算法,为以后进行更加复杂的空间分析奠定了良好的基础;4.在研究算法和空间数据组织基础上,实现了一系列的空间分析方法,形成了一个比较完善的空间分析模块,主要包括:空间查询、量算分析(距离量算、面积量算、体积量算)、空间动态定位、地形分析(水淹分析、土方分析、等高线分析、剖面观察、通视分析、地形平整)、日照分析、鹰眼功能、绿化率分析等。本文开发的空间分析功能模块已集成到自主研发的VRGIS平台中,并通过具体的实验和应用,验证了本文提出的基础算法和研究的典型方法的正确性与可靠性。