针对传统施工建筑平整度检测方法效率低、检测结果受人为主观因素影响较大等问题，提出一种基于三维激光扫描的平整度检测方法。首先，利用三维激光扫描仪对目标建筑进行数据采集、处理和拼接，获得高精度三维点云数据；其次，结合建筑平整度检测特点设计了一种非均匀抽稀方法，用于无损保留墙面凹凸特征；然后，利用随机抽样一致性算法结合特征值法，对建筑点云数据进行自动化特征提取与平面拟合，获得待检测墙面几何参数；最后，依据平整度检测原理，利用拟合平面与点云数据拓扑空间关系，设计了一种基于三维激光扫描的施工建筑平整度检测方法。实验结果表明：所提非均匀抽稀方法能够有效完成点云数据抽稀工作，抽稀比达55.4%，且能够无损保留墙面凹凸特征；基于三维激光扫描的平整度检测方法理论可行，精度可靠，较传统检测方法，效率提高了23.33%，且更加全面。

为合理处理体积大、顶板厚度大、空间受限的盲采空区, 以大宝山矿露天采场49线590大型采空区为工程实例, 通过三维激光扫描系统C-ALS及三维实体建模技术以获取采空区参数, 应用传统力学计算方法、极限分析法及弹性小变形薄板理论方法计算采空区最小安全顶板厚度以确定采空区处理的最佳时机。综合采空区探测参数及最小安全顶板厚度计算数据, 采取合理的采空区爆破崩落方案, 在顶板最薄的地方设置掏槽区域并提高局部炸药单耗, 同时在掏槽区设计底部装药钻孔以获取爆破补偿空间, 从而有效的爆破崩落采空区。通过体积平衡法对采空区爆破处理效果进行评判, 采空区顶板塌陷完全, 达到预期效果。

针对传统边坡监测方法存在的工作量大、数据不全面，模型建立困难、效果差、精度低等难点问题，提出了三维激光扫描技术和T-样条曲面拟合的边坡变形监测方法。该方法首先利用地面三维激光扫描技术对边坡进行外业扫描，完成对边坡数据的采集；对处理后的点云数据采用T-样条进行曲面拟合，得到五期高精度曲面模型并对边坡体整体进行形变分析；选取边坡体中稳定监测点的形变量与全站仪测量数据进行一致性检验，试验结果证明，三维激光扫描技术和T-样条曲面拟合结合的边坡变形监测方法，满足边坡形变监测要求。

以3ds Max脚本(MAXScript)建模为主、手动组合变电站建筑物单体为辅,提出一种基于三维激光扫描点云数据的变电站三维模型构建方法。所提方法能够解决变电站三维建模中手工建模效率低和模型可扩展性差等问题。以云南省富源县某110 kV变电站三维建模为例展开实验,实验结果表明,所提方法在一定程度上可满足精度要求,并且能够降低变电站的建模成本,提高变电站的建模效率。

为了克服传统散货堆体积测量方法效率低下的不足，设计并实现了一套基于三维激光扫描的散货堆建模系统，使得操作者仅需手提扫描设备绕行被测货堆一周便可快速获得细节特征明显的三维模型。该系统以二维激光扫描仪为核心对散货堆形貌进行测量，辅以高精度传感器跟踪扫描仪的位置和姿态，进而整合离散的扫描点形成建模所需的三维点云。数据处理过程中，根据激光扫描仪特性和货堆结构特点进行了算法优化，降低了扫描点降噪消耗的时间，提高了三维建模和体积计算的效率。对多个3 000～30 000 m3煤垛的测量实验表明，该套系统仅需几分钟即可完成对大型散货堆的三维建模，时间长短主要取决于操作者围绕货堆的步行速度，而测量结束后的20 s之内就能够给出三维模型和体积计算结果，精度可达0.75%以内。

地下金属矿山开采形成的采空区已成为危及矿山安全生产的主要灾源之一, 对矿产资源安全开采和矿区周边环境构成威胁, 三维激光扫描技术能精确地获取采空区三维空间形态, 已成为采空区高精度探测的主要手段。采空区传统等步距角扫描方法具有空间分辨率不均匀、效率低等缺点。结合采空区空间形态不规则等特点, 提出采空区三维激光扫描空间分辨率的增强方法, 推导了调节螺旋线间距和扫描轨迹上激光点间距的计算公式。矿山采空区扫描试验结果验证了方法的有效性, 提高了三维激光扫描的空间分辨率, 为采空区三维形态高精度获取提供了解决方案。

受扫描仪到扫描物体的激光测距值、激光入射角、大气衰减等因素的影响，相同目标的激光强度存在较大偏差。从激光雷达测距方程出发，分别对激光强度的距离效应和角度效应进行改正。激光强度与激光入射角的余弦大致呈线性关系，但激光强度的距离效应较为复杂，激光强度总体上不与距离的平方呈反比，因此提出了一种利用分段多项式模型来消除激光强度距离效应的方法。实验表明，提出的改正模型能对点云激光强度进行有效补偿，通过将激光强度分别进行角度改正和距离改正，能够有效消除由距离和入射角引起的强度偏差，使同类物体的激光强度趋于一致。

以建立的铁路罐车回波强度D模型为基础, 采用高感应激光标靶, 对检定周期内铁路罐车(箱)进行以入射角为代表的几何量特性扫描影响分析, 并通过点云均布率和再现率直观判断扫描效果, 最后以不同入射角扫描模型计算铁路罐车容积, 并与较高等级容积量传法比较, 结果显示, 基于铁路罐车工况, 35°入射角进行扫描的扫描效果较好, 测量准确度高, 测量重复性较好, 较容量比较法更加接近。进行测量不确定度评定, 测量结果的相对扩展不确定度为3×10-3, k＝2, 为三维激光扫描铁路罐车相关技术的研究提供一定的理论与技术参考。

针对传统的路面检测方法无法直接获得路面的深度信息, 设计了一种基于三维激光扫描技术的路面断板深度检测方法。该方法首先通过三维激光扫描仪得到路面点云数据, 其次将路面断板数据沿水平方向分为若干切片, 然后对每一断板切片上下平面分别进行拟合, 最终根据上下平面之间的距离确定断板的深度。根据实际工程需要, 提出了一种基于动态阈值的平面拟合迭代算法, 不仅可以有效地识别并去除断板点云数据中的无效点, 而且可以在点云数据三个方向都存在误差的情况下实现平面计算。实验结果表明, 该方法不仅能得到整个路面断板的深度信息, 还能反映出断板深度沿水平方向的变化趋势。