随着城市信息化技术水平的提升,智慧城市建设理念应运而生。因此,需要构建比较全面的城市数字化基础设施,城市三维模型作为数字化基础设施中的重要组成部分有着广泛的应用。数字化的城市是以城市三维模型作为数据展示平台,通过构建应用软件,来展示城市各领域的数据。由此可见城市三维模型的可视化不仅仅是对模型本身的真实展示,而且需要根据实际的应用需求,采用合理的渲染方式,屏蔽掉不必要的细节特征,对重点信息突出显示,从而实现非仿真可视化。在实现三维模型非仿真可视化的过程中,需要对视觉变量进行分析。视觉变量是二维平面地图符号设计的基石,在二维平面地图符号中起着非常重要的作用。然而,由于三维模型具有更高程的信息,所以二维平面地图符号中的视觉变量并不能完全适用于地理信息系统中的三维模型,因此研究三维模型视觉变量在城市模型非仿真可视化中具有非常重要的作用及意义。本论文以传统的二维平面地图符号为基础,结合现有的三维模型视觉变量理论,选取了颜色、尺寸、透明度、光照以及空间姿态等视觉变量,以虚拟现实及眼动追踪技术搭建实验平台,通过用户认知实验的方法对选取的视觉变量进行交叉验证分析根据分析的结果,结合流程判定方法构建一个三维模型视觉变量映射的方法。本论文的主要研究工作如下:1.基于虚拟现实和眼动追踪关键技术,研究虚拟现实环境中数据采集(用户交互数据和用户眼动数据)与可视化的方法,并集成为一个适用于虚拟现实环境的数据采集与可视化的框架。2.从理论验证的角度出发,基于现有的视觉变量理论,结合虚拟现实实验平台以及用户认知的实验方法,对颜色、尺寸以及空间姿态等视觉变量进行初步探究,分析二维平面地图符号的视觉变量在三维模型中的适用性。3.根据前面对视觉变量的初步验证实验,结合颜色映射理论知识,对颜色、透明度和光照等视觉变量进行拓展性的研究,根据用户认知实验,总结出视觉变量映射的一般流程,并构建一个三维模型视觉变量映射模型。