随着GIS理论和计算机图形学的飞速发展,三维GIS的建模和可视化成了当前国内外研究的一个热点。作为社会经济的中心,城市是GIS应用的一个重要领域。因此,“数字城市”的研究已经成为当前的大趋势并取得了一定的成绩。管线是城市赖以生存和发展的物质基础,是“数字城市”的重要组成部分,对其三维模型的可视化和空间分析的研究具有十分重要的现实意义。 本论文着重讨论了管线模型的构造和可视化方面的一些基本理论和算法,在总结已有工作的基础上,运用OpenGL的图形库和VC++6.0对三维管线模型的可视化进行了开发。主要完成了以下几方面的工作: 分析了城市表面几何对象的模型化方法,包括城市表面几何对象的范围,三维数据模型及3DCM空间数据模型的选择,采用TIN与GRID相结合构建DEM来构建城市地形的方法,采用面片结构表达城市建筑物或构筑物,对城市道路和立交桥的模型化方法进行了分析和总结,并对城市表面几何对象模型化集成进行了分析和研究。本文对三维可视化的基本原理及目前常用的可视化工具软件OpenGL、DirectX、VRML、Java3D进行了阐述,讨论了采用纹理和贴图技术、LOD模型、动态多分辨率的纹理与影像优化技术,以此来提高城市三维模型的表达、可视化效果和漫游速度。提出了构造管线三维模型的基本方法和相应的实现算法,使得三维管线无缝连接,无扭曲现象,有很好的立体图形显示效果。