铁路选线设计是铁路建设项目的前期和基础工作,选线设计成果的好坏直接影响到铁路的建设成本、运营成本、服务能力和服务质量等方面。然而在铁路前期规划阶段,往往受现场资料缺乏的困扰,地形图成图时间早,时效性差,新增房屋、工厂、路网、机场、车站等地物缺失,地理环境资料匮乏,使选线的效率和质量难以提高。以Google Earth为代表的数字地球软件的出现,为上述问题的解决提供了较好的途径。因此,本文提出基于数字地球进行铁路三维选线的思想,并对Google Earth在铁路选线设计中的应用进行深入的研究,主要研究内容及研究成果如下：(1)应用软件工程的方法分析并设计了基于Google Earth的铁路三维空间选线系统的总体目标、总体结构、功能模块和工作流程,简要介绍了相关开发技术。(2)实现了从Google Earth快速获取区域地形坐标数据和影像,并对其分别进行坐标系转换和拼接处理,使之作为数字地面模型、地形图制作、平纵横设计和三维仿真的数据源,数据精度满足规划阶段的需求,并可为精细设计提供重要参考。(3)深入研究了Google Earth平台中线路的关键计算、图形显示和图形交互等原理和算法,实现了在Google Earth上进行平面交互式定线、纵断面变坡点设置和车站桥隧设置,大幅提高了线路规划设计的效率和质量。(4)研究并实现了在Google Earth平台上综合展示线路设计方案,可展示单个方案的线路、桥梁、隧道、车站、地质等各专业信息且能同时对比显示多个方案,为项目的评价和评审提供了形象的平台。(5)结合国家自然科学基金科研课题和中铁二院项目,在导师的指导和其他同志的协助下,以本文所述思想和方法为基础,采用C#、C++、Google Earth COM API、KML和ARX等开发工具或接口,开发了基于Google Earth的铁路三维空间选线系统(GERail),该系统已在成渝城际线、毕节至兴义铁路、安康至张家界铁路、玉溪至磨憨铁路、郑州至万州铁路、安哥拉铁路、沙特麦加轻轨等铁路的规划设计中广泛应用。通过大量实践证明了本论文所述理论和方法的正确性。