随着城市的急剧膨胀，城市建设与管理的难题变得日益尖锐，而城市三维模型是关于城市的一种逼真三维表示，在其中人们可以探察汇集有关城市的自然和人文信息，并与之互动，同时它不仅具有传统虚拟现实的高度真实感，而且还具有三维地理信息系统数据管理与分析应用等功能并能与其它社会经济信息相关联，因而在城市规划与设计、军事行动支持、虚拟旅游等众多领域得到了广泛的应用。 本文首先从城市三维模型的产生背景、定义、主要研究内容及国内外发展现状开始，对城市三维模型的关键技术及方法，如细节程度、数据内容、数据获取方法、数据组织、应用分类等进行了归纳和提炼。同时作为本文的核心内容之一，城市三维模型构建研究以惠州市680平方公里城市三维模型建设为例，重点研究了数据生成与处理、浏览应用系统开发、纹理库、模型库的建设、集成等关键环节及过程。论文最后结合工程实践需求对城市三维模型的多方案实现进行了比较，比较研究得到的结果对工程实践有一定的指导作用。