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三维激光扫描技术目前是测绘领域中一个新的研究热点。三维激光扫描仪是逆向工程建模的重要工具，它广泛地应用于医学、工业制造、计算机视觉、土木工程应用等领域。为了能够有效地将三维激光扫描技术应用于建筑物建模中，本文完整地提出了应用三维激光扫描数据进行建筑物建模处理的流程，并较为深入地研究了三维激光扫描数据处理的基本理论和方法。论文在三维激光扫描数据获取、数据配准、表面特征提取、三维模型重建方面提出了一些重要算法，并对所提出的主要算法进行了编程实现，并应用真实的三维激光扫描数据进行了验证和应用研究。本文具体的主要研究内容是：
1.全面地回顾了三维激光扫描技术在数据获取、数据配准、格网建立、数据分割、数据分类、曲面拟合、数据缩减、三维模型建立、数据分析等方面的近几年研究成果。
2.阐述了脉冲测距法(TOF)、干涉法和三角法的三维激光扫描系统的测量原理及其典型仪器，详细地分析了径向扫描仪测量误差和三角法扫描系统的测量误差。
3.介绍了点集对点集配准方法、迭代最近点ICP算法及其改进算法。针对建筑物三维扫描点云数据提出了GFC的三维配准方法。详细地推导了基于点线面几何特征约束的配准方法的13种约束条件，即固定距离条件、共水平面条件、共铅垂线条件、铅垂线条件、水平线条件、四点等距离条件、点在直线上的条件、点到直线的固定距离条件、两空间直线重合条件、两空间直线共面条件、直线固定方向条件、点在平面上的条件和点到平面的固定距离条件。在考虑施工容差的情况下，推导了各个约束条件的线性不等约束方程。针对建筑物表面扫描数据的配准问题，进一步提出了多幅影像数据的整体配准方法(MVS)。以四幅点云影像数据的整体配准为例，论文详细地推导了MVS配准方法的数学模型。
4.在表面特征提取过程中，全面地介绍了基于四面体剖分、面剖分、平面投影和临近区域切平面投影的四种三角格网建立的方法，提出了圆柱面投影法建立Delaunay三角格网的方法；介绍了基于Delaunay三角化和八叉树的两种数据缩减算法，提出了点云数据的直接缩减算法；介绍了基于三维方格网单元和边界检测的两种数据分割算法，提出了一种新的建筑物点云数据的分割算法；在数据分类的基础上，阐述了平面、二次曲面和自由曲面的表达形式，对平面和二次曲面提出了适用于大量点云数据的非迭代直接拟合方法，并介绍了B-Spline自由曲面的最小二乘拟合方法。
5.从三维模型重建软件开发角度，提出了三维模型重建技术的结构层次和功能设计；讨论了三维模型的三维可视化图形支撑软件、模型的数据结构以及数据接口等内容。
6.论文编程实现了点云数据处理中的GFC三维配准算法、点云数据直接缩减算法、投影法三角格网的建立方法、基于散乱点云数据点的法线建立方法、平面上点云数据的平面方程及法线的实现。
7.不仅较为系统地提出了三维激光扫描数据处理的处理流程，并且在AutoCAD平台上实现了由扫描点云数据建立完整的三维建筑物表面模型。
8.实现了三维激光扫描数据处理方法中的几个关键技术，进一步对三维激光扫描处理的应用进行了一些研究。通过对三维激光扫描数据的实验分析得出了建筑物三维激光扫描数据的三维配准方法中可以不考虑尺度问题；通过对数据重采样中压缩比率的研究得到了较为精确的压缩比率预测模型。