城市是与人类息息相关的重要的生活空间,而虚拟城市三维场景正是对该空间全要素多尺度的数字化展现。虚拟城市三维场景与GIS的结合形成了三维城市GIS,它将为人们的工作、出行及生活等方面提供更加直观的辅助信息,也将为城市管理者提供城市规划、建设、管理和发展等全方位的决策信息。高度真实感的三维城市模型是三维GIS的重要组成部分,因此大规模三维城市模型的逼真显示、流畅交互和快速查询分析仍是目前三维GIS研究的重要课题。在网络环境下进行大规模三维城市模型实时交互可视化面临着许多技术难点:网络带宽瓶颈、浏览器绘制性能弱,交互显示延迟以及缺乏真实感等,这些问题都会影响三维可视化的视觉效果与交互体验。本文根据上述问题,深入研究了基于Web的三维城市模型可视化关键技术,并在Cesium开源项目的基础上开发了B/S架构的三维GIS原型系统。本文涉及的主要研究工作如下:1、针对大规模人工建模三维模型可视化,深入研究了瓦片金字塔技术,在3D Tiles的基础上提出了多层次混合瓦片金字塔组织结构。它具有良好的扩展性和通用性,能适应复杂三维场景数据的组织管理的需求。并结合该组织结构,提出了基于视点的瓦片调度方法,提高了三维模型数据快速的调取和三维场景快速高效绘制,减轻了前端的绘制压力。2、针对大规模倾斜摄影测量三维模型可视化,深入研究了连续表面模型的LOD技术,通过格网简化算法对倾斜摄影三维瓦片进行简化处理,优化其绘制效率。同时具体研究了倾斜摄影三维模型单体化技术,提出了基于套合矢量面的单体化方案,实现了倾斜摄影三维模型的数据分层及其附属信息查询。3、针对大规模三维模型与地形的快速贴合匹配,提出了自适应调整大规模三维模型与地形结合的简便方法,实验效果显示该方法能够快速高效地进行位置调整,其贴合匹配效果能够满足视觉要求。4、针对多源数据的混合可视化,提出了倾斜摄影三维模型与BIM模型叠加可视化的解决方案,使二者无缝融合,优势互补,形成室内外贯通的多元化表达。