目前,城市建设用地短缺、生态环境恶化、路面交通拥挤等城市问题严重影响了城市的稳定发展。城市向地下空间拓展空间容量,被认为是解决城市问题的重要举措。为了防范不合理开发造成的地下空间资源的浪费以及引发的工程和环境地质问题,合理充分的开发地下空间资源引起了越来越多的关注,而地下空间开发地质适宜性评价作为其规划的重要基础性工作也引起了学者们的重视。本文在总结城市地下空间开发地质环境影响因素的基础上,从地形地貌、土体和岩体条件、水文地质条件、构造地质条件、不良地质作用五个方面,分析了不同深度层次的地下空间开发主要地质影响因素,并考虑从普通因子和敏感因子两方面,分别构建了浅层、中层以及深层的适宜性评价指标体系。针对传统权重固定的赋值方法忽视了评价指标内部差异性对整体的影响,本文结合变权思想,构建了变权综合评价模型。然后,通过将三维地质模型作为评价的要素之一引入评价当中,采用二三维耦合的评价模式得到三维评价结果。最后,本文选取了济南市主城区的核心区域作为研究区,对分层次的指标体系和变权综合评价模型进行实例研究,实现了评价结果的三维可视化,并从平面和垂向两个空间视角进行了对比分析。研究结果表明:(1)济南市中心城区核心区域的地下空间优良资源占整体的80%以上,可开发的地下空间资源比较丰富。(2)变权综合评价模型比传统定权评价模型更具离散型,可以更为真实地反映出地质条件指标值好坏的差异性对地下空间开发的影响,同时能够客观评价城市地下空间开发地质适宜性情况。(3)将三维地质模型引入到评价模型中,从三维的角度评价地下空间开发地质适宜性,更加客观反映评价结果在三维空间上的分布状况,能更有效地为城市地下空间开发的规划提供理论和科学依据。