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三维城市模型的构建与应用是目前国际GIS及相关科学研究的热点。特别是随着“数字地球”、“数字城市”等概念的提出，三维模型的构建方法显得越来越重要。传统的GIS是二维的，它将三维空间中的实体及其现象用二维空间的点、线、面来表示，这与人们的习惯思维方式不一致。因此符合人们习惯思维方式的、基于虚拟现实技术的三维GIS的研究已引起人们的普遍重视。 本文首先简要介绍了数字城市的基本概念、基本内容及关键技术。讨论了国内外3DGIS理论的研究状况，对已有的三维城市模型进行了分析比较，探讨了建筑物模型的数据获取、数据组织与管理以及模型构造方法，在此基础上，提出采用分层格网组合方法来实现规则建筑物的快速建模，并设计了一种基于关系数据库的、面向对象的数据管理模式来存储其数据的数据结构。在对建筑物封顶时，针对OpenGL不能直接填充凹多边形运用了一种直线剖分的方法来实现OpenGL对凹多边形的填充。 在建立了三维城市模型的基础上，本文对其进行可视化的方法进行了讨论。笔者采用Visual C++结合三维图形开发工具OpenGL，结合提出的模型，开发了一个初步的实验系统—虚拟城市建设系统，对采用该模型构建相对规则建筑物的可行性进行了论证。除此之外，在可视化的基础上实现了一些3DGIS的交互操作和空间分析，如：建筑物属性查询、建筑物按户查询、三维动态漫游等。 文章最后对全文内容进行了总结，并提出了值得进一步研究的问题。