城市轨道交通线路主要穿过市中心繁华区域,该地段高楼林立,建筑基础深,地下管线敷设复杂。若线路方案设计不合理,将会大大增加施工难度、投资成本,影响周围环境,降低城市轨道交通整体的经济效益和社会效益。传统设计过程中,基于二维图纸设计难以直观的发现潜在的冲突,需要内、外业多次反馈和修改,容易产生设计缺陷和遗漏。而虚拟现实和三维可视化技术可逼真还原城市复杂立体环境,能够直观的观察、判断是否有地物与线路发生冲突。因此,论文基于三维地理信息平台三维可视化设计,深入研究城市场景、地下管线的建模方法,结合线路平、纵设计,建立了城市轨道交通线路三维规划设计系统,实现了城市地上地下三维虚拟环境构建、轨交线路三维设计以及相关空间分析功能。论文主要研究内容和成果如下:(1)城市场景快速建模。分析现有“数字城市”建模的优点和不足,系统的研究了城市场景快速建模的方法和原理。基于倾斜摄影建模技术,采用ContextCapture倾斜摄影建模软件,导入航空影像数据,利用其密集匹配技术提取高密度点云,实现快速构建全要素城市三维实景。实现了基于点云切割的单体化,对基于倾斜摄影环境实现建筑物的自动空间分析提供了可能。(2)地下管线建模。针对地下管线的抽象几何特点,系统的研究了地下管网的数据结构,解决了地下管网的建模问题。实现了地下模式、开挖模式下的地下管线三维展示以及管线属性查询功能,为空间分析提供基础数据。(3)城市轨道交通线路三维设计。较系统的研究了城市轨道交通线路的设计原则和方法,采用本实验室自主开发的城市轨道交通设计系统,实现了在倾斜三维实景中的线路设计和三维建模。对评价线路方案的优劣性提供了可视化的参考。(4)线路方案空间分析方法研究。结合线路设计方案,研究了缓冲区的产生形式和缓冲区分析算法,实现了线路方案影响区域的建筑物拆迁统计和地下管线改移统计。将缓冲区分析与城市轨道交通线路相结合,自动判断线路与周围地物的空间关系,从而提高了设计效率和设计质量,降低了设计者的工作强度。