Hi,

ich kenne ArcGIS (kostenpflichtig) und nutze je nach dem (jedes Programm hat seine Stärken) gvSIG, QGis, GRASS und Open Jump. Im Gegensatz zu den kostenpflichtigen sind die "kostenlosen" keine "Installiere und sei Sorglos" Programme. Man sollte sich mit der "Denkweise" von GIS Programmen auskennen – wobei die mittlerweile echt gut geworden sind.
Generell sind GIS eigentlich nichts für eine 3D Visualisierungen und auch eigentlich nicht recht zum Zeichen. AutoCAD 3D scheint ein Hybrid zu sein - aber so weit ich seinen Leistungsumfang kenne sollte man da nicht von einen GIS sprechen.
Das Format das eigentlich alle Programme verstehen ist Shape (.shp) die Verknüpfung mit SketchUp bekommt man mit dxf oder kmz. Verwendest Du die kostenlose SketchUP Version? Dann gab es mal unter SketchUp 6 ein PlugIn. Unter 7.1 einen dxf Importer Ansonsten gibt es bei den Geodaten auch jede Menge Programme die die Datenformate umschreiben. Bei der kostenpflichtigen Version geht das natürlich alles viel einfacher - generell ist vielleicht die Suche nach einen SketchUp PlugIn ein besser Lösungsansatz? Da gibt es ja mittlerweile auch hunderte kostenlose und kostenpflichtige. Aber das kommt darauf an was Du machen willst.
Für die statistische Analyse würde ich Dir ein Tabellenkalkulationsprogramm empfehlen. Denn Tabellen können alle GIS exportieren und diese Programme sind für solches besser geeignet.

Also Punkt 1 deiner Anforderungen könnte schwierig werden. Der Rest ist selbstverständlich mit der Einschränkung das GIS meist nur bis max 2,5D geht.
Aber ich bin gespannt, vielleicht weiß ein Anderer mehr oder kennt andere Programme. Vielleicht kannst Du mir genauer beschreiben was Du mit Hilfe des Gis herausarbeiten möchtest – dann kann ich Dir vielleicht besser helfen.

Viele Grüße

Christo