城市轨道交通线路大部分经过城市繁华核心地带,建设方式多采用地下线路和高架桥,在设计过程中容易与地下管线管道、建筑物桩基础、既有交通设施等各种结构物发生位置冲突或者与地面建筑等发生景观冲突。若线路设计不合理,将带来大量拆迁、改造、改移和环境影响等问题,造成巨大的浪费。传统的二维线路设计难以观察、判断城市轨道交通线路与是否地形地物发生空间冲突,而在三维场景中这类问题则较为容易解决,并且为空间分析自动化提供基础条件。因此,三维可视化设计为解决上述问题提供了可能。本文在深入研究城市景观、管线、轨道线路等三维建模的基础上,建立了城市轨道交通线路设计三维建模系统,实现了城市场景、管线和轨道线路模型的快速建立以及空间分析功能。针对三维城市景观的特点,较系统的研究了城市三维地形、城市建筑物、城市道路、立交桥和城市水系三维模型的属性特征,基于城市轨道交通线路设计的要求建立了一套三维城市景观建模的方法。在满足模型的真实感和大规模场景快速建模的前提下,也确保三维模型有着完整的几何属性,能够被查询、检索和使用；基于单元分割方法,建立了通用城市道路三维模型,并能够根据道路的叠置情况自动创建交叉路口；针对城市立交、水系的特点,设计了相关的建模方式和边界坐标收集存储步骤,保证了几何数据的完整。结合城市轨道交通线路设计的要求,实现了三维管线的建模,使得管线和管点能有直观的显示,并为空间分析提供数据支持。实现了城市轨道线路和车站的建立,可根据设计人员输入的少量参数完成轨道线路三维模型的绘制。提出了一种轨道线路三维实时动态显示的方法,在调整设计参数的同时,能即时的动态的展示轨道线路模型的变化,实时观察与城市景观、各类地物的空间关系,提高设计效率针对城市轨道线路设计特点,较系统了研究了城市轨道的空间查询算法、碰撞分析算法、缓冲区分析算法,实现了针对城市轨道交通线路设计的空间分析,能根据不同类型的三维物体选择不同的查询方法,从而显示三维物体的详细信息。将碰撞分析、缓冲区分析与城市轨道线路设计相结合,自动判断城市轨道线路与周围地物的空间关系,从而提高了设计效率和设计质量,降低了设计者的工作强度。