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随着空间信息技术的快速发展及其在各个领域的广泛应用,三维GIS凭借其对空间数据三维属性的充分展示,己成为GIS发展的重要趋势并广泛应用于城市、地质等领域。矿山数字化与三维展示近年来已逐步成为三维GIS的重要应用领域。三维GIS凭借对空间数据的三维可视化和分析功能,在矿山数字化方面已逐步发挥着重要作用。现有矿井三维GIS主要开发方式有底层开发和二次开发。与底层开发相比,二次开发在GIS平台的基础上,对其功能进行灵活组合,并可使用其通用的数据格式,能更高效的进行开发。现有二次开发的三维矿山可视化系统大多着重于可视化功能,相关分析与管理功能较为欠缺,不能够充分满足矿井当中定制程度较高的功能需求。本文针对上述问题,在对矿井可视化相关功能进行分析之后,采用基于基础平台软件进行二次开发的方式,设计并实现了基于ArcGIS Engine的矿井三维GIS原型系统。并进一步提出和实现了定制程度更高的三维建模与可视化功能,提升了开发效率,实现了巷道三维建模、地层与钻孔建模、钻孔动态展示和剖视分析等功能。论文的具体研究内容和主要成果如下：(1)总结并对比了现有三维GIS与可视化系统及其在矿井数字化方面的应用成果,采用二次开发的方式,设计并开发了基于ArcGIS Engine的三维GIS系统,对其中功能与方法进行灵活组合和运用,实现了更为丰富的功能。(2)详细分析了基于Multipatch几何类型的三维模型的创建方法。提出根据巷道中心轴线进行巷道三维建模的方法,并进一步提出对多条巷道轴线交点处进行三维建模的算法,实现了巷道接头处的拼接建模。提出地层、钻孔、建筑等要素的三维建模方法以及纹理贴图方法。实现了地层剖视分析、巷道漫游飞行等功能。(3)设计并实现了基于ArcGIS Engine的矿井三维GIS系统。系统具备矿井三维场景显示与浏览、维建模与查看、场景注记、三维漫游、剖视分析等功能。