1998年1月，美国副总统戈尔在加利福尼亚科学中心举行的开放地理信息系统协会上，发表了题为“数字地球：二十一世纪认识地球的方式”的报告。他在报告中指出，应在多种分辨率、三维地球的数字框架上，按照地理坐标集成有关的海量空间数据及相关信息，构建一个数字化的地球，为人们认识、改造和保护地球提供一种重要信息源和新技术手段。三维GIS作为其关键技术得到了大力推动。相比于二维GIS，由于三维GIS能够很好地表达三维的客观世界，使空间信息的展示更为直观、并具有多维信息处理、表达和分析的特点，有着十分广阔的应用领域。但是三维GIS的理论和技术远比二维GIS复杂，其研究还处于探索阶段，很多实际问题有待解决。目前不同的应用目的往往需要二维GIS与三维GIS两种方式交替运作，而不是单一的某一种。因此，结合二维GIS与三维GIS于一体，充分发挥两者的优势，是一个即经济又实用的思想。　　 论文共分为五章。第一章是绪论，介绍了论文的选题背景，从三维GIS的定义、特点、功能入手介绍三维GIS，总结了国内外三维GIS方面的应用现状及当前单纯三维GIS应用系统的不足，提出了论文的研究目标和主要内容。第二章从虚拟现实的角度引入了三维虚拟场景的概念，比较并选择了ArcEngine组件平台下三维虚拟场景的显示控件，提出了结合三种方式来构建三维GIS虚拟场景的方案。第三章首先探讨了开展二维GIS与三维GIS互通讯研究的必要性，阐述了在ArcEngine组件平台下互通讯的基础，最后给出了ArcEngine组件平台下互通讯的方式和实现过程。第四章是张掖城区三维GIS应用系统的设计与实现，首先给出了系统实现的相关技术概述，从系统总体设计、数据库设计、功能模块开发实现三个方面介绍了系统的设计和实现，最后展示了系统应用实例。第五章总结了论文的创新和不足，并给出了进一步工作的展望。　　 本论文的创新之处在于：结合三种方式：符号化方式、Extude方式以及Sketchup和ArcGIS结合建模的方式，可以快速有效地构建三维GIS虚拟场景；研究并实现了在ArcEngine组件平台的基础上二维GIS和三维GIS的互通讯，有效地融合二维GIS与三维GIS于一体，充分发挥两者的优势。