近年来,随着我国城市化进程的加快,城市地下管线的规模迅速扩大。但长期以来,由于相关部门权责不明确,导致在地下管线施工、运营和维护过程中各类事故时有发生,这些问题在影响人们日常生活、危及人身安全的同时,也造成严重的经济损失。解决这一问题最有效的方法是建立城市地下管线信息管理系统。但传统的二维信息管理系统并不能更好地展示管线之间的空间关系,为解决这一问题城市三维地下管线信息管理系统应运而生。本文结合地下管线领域中应用需求,从空间量测与计算、空间查询、缓冲区分析、网络分析、横断面分析五个方面,较系统地研究了城市三维地下管线空间分析的实现方法,意在为城市地下管线系统建设提供些许参考。论文在分析地下管线数据特点的基础上,选取Multipatch模型作为空间分析的模型基础。空间量测与计算中,采用射线投影的方法优化射线与三角网求交算法,提高坐标查询效率;同时,提出基于管线的三维空间数据模型求解管线间净距的实现方法。缓冲区分析中,重点研究三维模型的缓冲区生成方法,并在DOM数据基础上解决了缓冲区贴地显示与地表透明的问题。网络分析中,研究管线流向的判定方法,并利用模型纹理贴图的方式来表示流动方向;同时,探讨性地研究遗传算法在求解管线连通性问题中的应用,并采用改进的遗传算法求解个体适应度值。最后,基于论文的研究工作,设计并开发了城市三维地下管线信息管理系统,重点介绍并展示了系统空间分析模块中的各个分析功能,证实了论文研究成果的准确性和实用性。