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地下管线是城市运行的血液，与人们的生活息息相关。传统的地下管线设施不能满足复杂的管线管理需求，而且随着城市的快速发展，地下管线的数据量也越来越大，涉及到空间分析的部分更是无从着手。普通二维管线已经运用的越来越成熟，为管线在三维运用领域打下了良好的基础，但是随着人们对三维可视化的需求，急需扩展到三维环境中来提供可视化功能，从而提高业务应用能力和管理水平。本文从当前二三维地下管线可视化技术着手，提出在三维VTK环境中搭建管线信息系统，并实现了初步的管线三维空间分析功能。本文主要有以下研究要点：（1）VTK三维可视化技术本文首先针对目前二、三维技术，特别是三维可视化技术做了总体介绍。然后对VTK流水线可视化渲染技术做了深入研究，研究其图形模型和可视化模型机制，探讨VTK对管线的如何建模渲染和实现。（2）地下管线空间数据建模与管理根据地下管线数据的基本的特征，合理的设计三维地下管线的数据结构和对三维地下管线数据的建模，建立专门的城市地下管线数据库，并提出了基于ArcSDE的三层管线空间数据库管理组织，实现管线数据的属性数据和空间数据的一体化存储。（3）使用VTK渲染三维地下管线本文探讨了三维管线在VTK环境中的三维模型渲染机制，然后设计了ColladaToVTK算法将Collada文件的DAE格式转入VTK中进行渲染。论文还设计了三维管线空间数据与VTK可视化模型转换接口（FeatureClassToVTK）将ArcSDE中的要素类导入VTK环境中进行三维可视化。（4）三维地下管线空间分析研究了三维地下管线的基本的空间分析功能的实现算法，包括断面分析、最短路径分析、爆管分析、碰撞分析等。并结合了GIS的空间分析功能和相关开发接口进行了编码设计，可以为管线相关部门的决策提供有力的科学依据。总之，本文深入研究了三维管线数据建模和VTK可视化渲染实现机制，并创新性的给出了三维管线数据在VTK三维环境下渲染实现的过程，实现了简单的三维管线空间分析，为管线系统在三维层次上提供了一个新的思路和解决方案。