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大型工程总布置设计包含大量的空间数据和属性数据，种类繁多，结构复杂，往往不能给人以直观、清晰的印象。基于GIS的三维可视化为设计人员和工程总布置之间提供了一个交互平台，对工程设计的智能化、信息化具有重要的意义。以往，三维可视化一直局限在模型的建立、渲染等建筑效果层面上，而GIS的发展也局限在2.5维GIS，三维空间数据建模及其分析能力有待提高。GIS技术与三维可视化技术的结合为彼此打开了新的领域，并运用到具体工程实践当中，起到了非常重要的作用。
本文以水电工程总布置为研究背景，采用三维可视化建模结合Geodatabase的研究方法，进行了基于GIS的三维可视化仿真设计研究。主要内容如下：
1、分析了三维可视化的五种建模方法及其建模原理和类型，基于它们的优缺点以及实现途径，为工程总布置的构筑物设计了合理的建模方法；
2、以白鹤滩水电站为工程实例，研究了基于GIS的三维可视化在地形、地貌、水文、地质、枢纽及永久建筑物布置等各种总布置方面的仿真设计，并针对水电站地质灾害的特点，建立了治理方案仿真模型，为地质灾害治理方案的选择提供了研究依据；
3、基于Geodatabase理论，提出了水电工程总布置中庞大的空间数据以及属性数据的存储方法，建立了三维空间信息数据库；此外，针对水电工程地下洞室的特点，提出了单元工程的两种动态分段方法，并做了分类比较，为施工进度动态分析提供了更好的实现途径。
通过三维可视化和Geodatabase在水电工程总布置中的成功应用，实现了三维GIS的空间建模及空间分析，建立了水电工程中各种分类布置的仿真系统以及三维空间信息数据库，模拟了单元工程动态分段仿真方法，从而论证了基于GIS的三维可视化在大型工程总布置设计仿真中的可行性。