缓冲区分析是交通地理信息系统(GIS-T)中常用到的空间分析功能,GIS-T中的二维分析已日臻成熟,但随着交通不断向空中与地下发展,交通的管理与应用更需要包括三维缓冲区分析在内的空间分析技术来支撑,而这方面的研究还处于起步阶段,在交通三维缓冲区分析方面还未见成熟的理论与算法。论文对三维数据结构进行了分析,使用八叉树作为基础数据结构研究建立了交通三维缓冲区分析算法。为建立基于八叉树结构的交通三维缓冲区,论文研究了八叉树节点之间的拓扑关系,提出了一种线性八叉树邻域分析的新算法——0-1互换邻域分析算法。该算法将线性八叉树的八进制编码转化为三维二进制编码,只需对二进制编码中的0、1进行互换即能得出相应方向的邻域节点。对交通实体运用新的邻域分析算法提取出了其三维边界节点,以边界节点的不同边界方向生成相应的缓冲结构,进而形成整个交通实体的缓冲区域,最终形成基于八叉树的交通三维缓冲区分析。实验结果表明:0-1互换算法避免了遍历所有八叉树节点和分方向采用不同计算方法的缺陷,将时间复杂度减少为O(n),相比传统算法和经典肖氏算法,大大提高了建立八叉树拓扑关系的效率。在算法实现时,为解决交通三维缓冲区渲染及显示速度慢的问题,对光线跟踪算法进行了研究,将八叉树的0-1互换同时应用于加速光线跟踪,避免了遍历八叉树中所有节点,提高了交通三维缓冲区的渲染与显示效率。进行了地学三维结构研究,编程实现了基于克里金插值算法的三维地质模拟,开发了地质剖挖功能。利用栅格曲面即规则格网数据结构,构建了道路淹没的汇流模型,生成了道路淹没算法,可以计算暴雨条件下的汇水区域面积及分析模拟道路淹没过程。运用二维GIS和三维GIS开发组件,采用C#.NET开发了突发性交通地质灾害应急决策GIS系统。在系统中独立开发实现了三维地质体的构建与剖挖、道路暴雨淹没分析与仿真和交通三维缓冲区分析,可以为交通地质灾害的应急处理、辅助决策等工作提供技术支持。