随着计算机图形技术、多媒体技术、空间技术、以及可视化技术等的飞速发展,地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)正经历着由二维向三维转变的一个过程,三维地理信息系统(简称3DGIS)也已经成为目前GIS领域发展的新趋势之一。但迄今为止,三维GIS的研究与实践仍处于初步阶段,所实现的部分三维GIS功能也只是出现在一些实验性原型系统中,而且三维GIS的应用非常广泛且具有重要意义,因而很有必要对其进行研究。基于此,本文主要在以下方面开展了研究工作:(1)在阐述了三维GIS的基本概念和特点,并在分析三维GIS研究现状基础上,论述了三维GIS研究的目的和意义;(2)较为详细地介绍了系统中使用的基本理论与主要技术,包括空间数据模型、空间数据库、空间数据引擎ArcSDE、三维建模、可视化、ArcGIS Engine二次开发等技术;(3)系统开发方式采用集成二次开发,基于ArcGIS Engine组件式GIS平台,在Visual C++ 6.0开发环境下实现了系统设计中的各个功能模块;(4)系统在生成DEM数据模块中,开发实现了生成三维数据的功能,包括生成等高线数据、TIN数据以及Raster数据,多数三维分析操作也是基于此三种数据类型;(5)通过建立符号库及相关模块实现了地图可视化,并结合Geodatabase、三维GIS等技术,实现了数据管理、数据载入以及三维场景设置,如在三维DEM模型上叠加栅格纹理图像等;(6)结合地形数据,利用ArcGIS Engine的三维组件技术建立了三维分析的模型。对于三维分析中的双向查询、通视分析、坡度图绘制、坡向图绘制、剖面图绘制等技术进行了研究,并在软件模块中实现了具体功能。