近年来随着社会经济的快速发展,城市中的公共设施越来越完善,其中遍布各个区域的摄像头和视频监控系统在社会治安、城市交通安全等领域发挥了巨大作用,单个摄像头一天可以收集数万兆的数据,随着摄像头硬件的发展,一些高精度摄像头更是可以收集到大量的富含细致纹理信息的视频数据,如何利用好这些数据、使其更加充分的发挥作用是一个值得深入研究的问题。数据是GIS的血液,GIS为各类空间及属性数据提供了展示的平台,随着GIS在各行各业的深入应用,GIS已经广泛的服务于我们的生活,人们对GIS也更加的了解,三维GIS具有直观、信息丰富等特点,以Google Earth为代表的的商业三维数字地球软件更是受到了大众的欢迎,将视频等多媒体数据与三维GIS相结合,既能利用视频数据实时、动态的优点,又能充分利用三维GIS丰富的地理环境上下文,具有研究价值和实际应用价值,但是三维GIS和大量视频数据的结合需要消耗巨大的计算资源和优良的并发控制能力,这已经成为了限制三维视频GIS发展的瓶颈之一。为了更好的将三维GIS与视频数据相结合,同时保证稳定性与流畅性,需要对其中资源消耗巨大的环节即视频在三维场景中的渲染过程进行优化,本文对三维视频GIS的高效渲染进行研究,主要研究内容和所做工作如下:(1)视频数据在三维场景中渲染,实际上是从视频中提取出来的图像在三维场景中的渲染,如何高效的从视频中提取图像,即从视频生成可在三维场景中渲染的纹理,是影响渲染效率的关键问题之一,本文对数字视频的表示、视频模型、常见视频格式等基本概念、视频编解码原理进行研究和分析,探讨了从视频中提取图像的原理和方法,同时对纹理图片在三维场景中的渲染流水线、纹理映射进行探讨,为下一步视频数据在三维场景的渲染打好了基础。(2)三维场景的流畅运行、视频数据到图像的转换以及对用户操作的响应,都需要消耗大量的计算和IO资源,尤其是视频数据到图像的转换,在大规模场景下多个视频数据同时显示在三维场景上时,必然会引起系统的卡顿、视频播放的卡顿甚至宕机,所以必须利用多线程技术,将单个视频的处理以及对用户操作的响应等独立任务分割开来,同时保证线程间的消息传递和协作,合理分配系统资源。同时,考虑到多线程程序对线程个数的控制、单个线程对系统资源的占用以及线程间切换所带来的系统开销,需要保证线程数量尽可能的少,所以必须保证同一时间处在活跃状态的视频数量尽可能的少,本文利用格网将实验场景进行划分,根据视频的位置信息和当前显示窗口的参数,对视频数据的可见性进行检测,将当前不可见的视频数据置于不活跃状态,同时对视频内容的可分辨程度进行研究,释放无法分辨的视频数据占用的资源,调控视频数据占用的系统资源。(3)三维视频GIS系统具有实际应用价值,要实现三维视频GIS系统涉及到多项技术和软件的运用,因此本文最后实现三维视频GIS原型系统,作为实验框架使用通用指标检验其渲染效率,统计归纳对比分析实验结果。