地质三维信息系统属于地理信息系统在地质科学与技术领域中的一种应用，其中三维叠置分析和三维缓冲区分析是地质三维信息系统的重要空间分析功能，目前在三维环境中对这两种空间分析的研究刚刚起步。本文以在地质三维信息系统中占有重要地位的栅格数据模型为基础对这两种重要的空间分析功能进行了研究，同时针对使用栅格数据模型时所不可避免的海量数据问题本文也进行了一定的研究。 本研究分为三个主要方面。首先，针对海量三维栅格数据问题，本文分析了三维数据的组织方式，提出了“自适应的分块、切片”处理策略，通过这种策略可以使得海量数据的空间分析通过有限的内存来完成。论文继续分析了数据处理时使用的存储策略及磁盘访问方式，指出进行海量数据处理时的计算时间是由内存中的数据计算时所消耗的时间同磁盘和内存之间进行数据交换的时间共同构成的，而不仅仅考虑CPU中的运算时间决定的，并以此为基础引入了基于“数据流”的海量数据访问方式来提高数据处理速度。论文也给出了在本实验室提出的“矢量栅格一体化”的栅格数据模型之上的“数据流”实现方法。 其次，在三维叠置分析的研究中，本文给出了三维叠置分析的定义，讨论了三维叠置分析研究中所涉及的各种情况，然后着重讨论了在本实验室提出的“矢量栅格一体化”数据组织方式之上进行点与体的叠置分析、线与体的叠置分析、面与体的叠置分析以及体与体的叠置分析中的算法实现问题。在这些算法的实现过程中，始终以如何处理海量数据作为算法设计的出发点，使用了处理海量数据的“自适应的分块、切片”方法，既考虑了算法的可行性又考虑了处理速度的问题。最后论文对使用栅格模型进行三维叠置分析过程中产生误差的现象和原因也进行了一定的讨论、分析，并给出了解决方法。 第三，在三维缓冲区分析研究中，本文给出了三维缓冲区分析的定义以及相关研究内容的描述，然后研究了在海量栅格数据情形下的两类缓冲区分析问题：均匀介质中三维缓冲区分析、非均匀介质中的三维缓冲区分析并且讨论了这两种介质情况下有约束条件存在时候的缓冲区分析问题。在研究过程中使用了“距离变换”的方法来对各种缓冲区分析进行计算，并将“自适应的分块、切片”的海量数据处理思路，以及基于“数据流”数据访问方法，贯穿于整个算法实现中。 最后通过实验结果表明，本文采用的研究思路已经给出的算法可以完成海量数据条件下的三维叠置分析、三维缓冲区分析的计算任务，并且效率较高，可以完成实际工作中的需求。