本文提出了一种面向对象的三维城市GIS数据模型，并根据这种数据模型，研究了相应的空间分析和空间查询技术以及相应的三维可视化问题。 本文首先在分析三维GIS数据模型研究现状的基础上，运用了UML标准建模语言，针对城市GIS提出了一种面向对象的三维城市GIS数据模型。将GIS数据模型分为三个层次：基础类包、应用类包、组合类包。其中基础类包是应用类包和组合类包的基础，它用点、线、面、体、复杂对象和关系类等基本的要素表示三维空间。应用类包在基础类包的基础上运用各种分析方法来表达现实三维空间实体，它包括数字立体模型、层次模型、数字地面模型、断面拟合模型、建筑物模型、环状模型、场模型、CSG模型。组合类包在基础类包和应用类包的基础上采用各种组合方法(如分类、概括、联合、聚集等)来建立空间对象之间的联系。本文在提出的面向对象GIS数据模型的基础上，研究了城市三维可视化问题。借鉴有关专家提出的数据挖掘系统的结构，提出了一种基于GIS空间数据挖掘系统结构，并进行了基本的空间分析。空间数据挖掘系统流程是：用户提出一些问题，通过用户接口，数据挖掘模块触发数据挖掘核心从空间数据库中获取有价值的知识，把挖掘出来的知识提供给用户。