三维地理信息系统(GIS)是当今以及未来GIS技术的主要研究方向,随着建设智慧城市的政策推动与发展,三维GIS技术在带来更丰富的可视化表达效果之外,也给社会各行业提供了一定的辅助决策的支撑力量。例如城市建筑的规划与管理、建筑物光线分析、城市内涝模拟以及城市能源消耗的分析等方面。随着智慧城市的需求增加以及多种结构数据的产生,简单的仿真模拟可视化已经无法进行支撑,这就需要将城市目标作为多重语义的载体,来完成对城市复杂形态背后的结构性和动态演化规律的非仿真可视化。建筑物是城市的重要组成部分,因此如何有效地进行城市三维建筑模型数据简化、组织以及丰富的可视化表达是当前需要解决的关键问题。本文通过对城市三维建筑模型数据进行分析,结合城市三维模型非仿真可视化的特点,以模型简化和多细节层次模型构建并融合多重语义的非仿真可视化为目标,建立基于Cesium的城市三维模型多细节层次非仿真可视化的系统。主要包含以下三个方面:(1)针对精细城市三维建筑模型的综合简化算法进行研究。通过分析传统三维建筑模型简化方法的优缺点,结合数据处理方法,设计了基于K-Means的城市三维建筑模型简化方法,在不影响建筑物模型的视觉效果的前提下,得到数据量大大减少的简化模型。(2)探讨了城市三维模型多细节层次的相关问题。根据一定的模型细节层次划分标准,从高细节层次的模型中提取出不同细节层次的模型,并且对不同细节层次的模型进行改进四叉树的瓦片分割,最后完成多细节层次模型的数据组织。(3)通过分析非仿真可视化中视觉变量到语义信息的映射方式以及Cesium中加载三维模型的数据格式和数据组织方式,利用加载大量三维模型的3D Tiles技术以及描述时空动态场景的Cesium Markup Language(CZML),完成了城市三维模型的非仿真动态可视化,并且基于此实现了非仿真可视化在实际系统中的应用。通过实验得出本文设计的模型简化方法具有较好的简化率,多细节层次的城市三维模型在Cesium平台上具有良好的可视化效果,实际非仿真可视化系统得到实现。验证了本文建立的非仿真可视化平台具有良好的可行性和有效性,能够满足多细节层次非仿真可视化的要求。