城市轨道交通线路与交通分流、工程造价、乘客舒适满意度等密切相关,因此线路的好坏至关重要。现有的城市轨道交通线路设计方法多是基于地形平面图和调查勘探资料在二维设计环境下进行的平、纵交替设计。三维图形库OpenGL和DirectX以及3DMAX等三维建模软件大部分是运用于构建某部分模型,没有完全达到在三维环境下进行线路设计。在三维可视化环境下,通过三维浏览观察分析,进行线路交互设计,容易直观的发现各种潜在冲突,有利于评价设计效果和智能化空间分析,也有利于拆迁预测、环境影响评价和景观影响评价。基于三维可视化环境下进行线路交互设计的思想,论文以“城市轨道交通线路三维快速设计系统的三维环境管理与选线设计研究”为题目,对三维环境管理和线路设计关键内容进行了研究,根据理论形成一套方法并予以实现。主要研究内容及研究结果如下:(1)针对三维环境的特点,结合三维图形库的优缺点,确定三维环境开发环境并对三维开发环境进行设置。(2)针对三维环境的功能,实现了基于视点和物点之间空间位置不断变换,不断变换视点坐标系,从而达到三维浏览的功能。该方法第一次通过原理图和原理解释,达到简单化,实用化的效果,对三维图形学中的三维浏览具有很好的参考价值。(3)针对OpenTK图形显示流程,结合坐标系和矩阵转换,通过矩阵堆栈,保证绘图位置的准确性,实现了一种射线与三角形相交法和反向坐标变换法相结合的方法,快速准确的获得三维空间点,从而为整个系统的交互设计提供实现的基础。通过该方法可以实现三维空间距离查询等功能。(4)基于三维空间点获取、三维浏览技术,依据线路上设计标准和原则,通过线路平面设计原理和线路纵断面设计原理,实现城市轨道交通线路三维交互快速设计。