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。

三维激光扫描点云在采集和处理后生成的三角化网格,由于测量设备限制或模型自身形状特点常包含孔洞,这类孔洞会给后续三维重建带来障碍。针对孔洞修补问题,提出了一种激光三角网格曲面点云孔洞修补算法。首先对封闭孔洞通过遍历三角网格确定三角面片边界,检测孔洞。其次基于最小角度法在孔洞多边形处快速生成新三角面片,形成初始网格。然后融合最小二乘网络与径向函数隐式曲面,利用最小二阶导数对曲面曲率进行最小化,并与原始网格曲率变化趋势保持相同,最终实现激光点云孔洞修补。实验结果表明,与其他点云修补方法相比,该方法降低了修补误差,适用于多种三角网格模型孔洞修补。

由于受到角度、距离等因素影响,同种地物反射的激光强度数据存在较大的偏差,需要建立校正模型使强度数据能准确反映地物信息,并快速提取。从激光雷达测距方程出发,设计校正实验,运用多项式模型拟合强度数据校正方程,通过定义其标准值,改正距离和高度影响下的反射强度。采用阈值法和随机森林法进行立木枝叶分离。利用二次多项式对七类材质分别进行校正,校正后各材质强度数据级差均小于0.1,不受距离、高度影响,可以区分主干和叶片;活立木强度数据经过校正可以得到枝叶分离的阈值;随机森林法的最终分类效果较好,两树种叶模型校正分类精度分别为91.5%和84.3%。本研究建立的校正模型方法,对自然漫反射目标物的激光强度数据能够进行较为精确的校正,选用的自然立木验证实验校正成功,为进一步进行立木的枝叶分离提供了可能性。

利用Leica C05三维激光扫描仪和南方全站仪以多种特征的植物表面为观测目标,获取点云数据和距离参考值,研究不同植物表面的颜色、粗糙度和测站距离对点云的测距精度和激光回波强度的影响。实验结果表明:测站距离小于100 m时,扫描仪测距误差为1~5 mm,超过90 m时,测站距离每增加10 m,激光点云测距误差约增加1 mm;颜色、粗糙度和测站距离对三维激光扫描仪的激光回波强度和测距精度有影响;颜色对激光回波强度的影响较大,白色的激光回波强度最强,黑色最低,测距精度与激光回波强度有较强的相关性;植物表面粗糙度对激光回波强度的影响较低,没有明显的相关性;植物和非植物的颜色对激光回波强度的影响基本类似。

毛竹笋生长与毛竹产量及固碳能力有密切的关系,研究毛竹笋蓄积量与生物量之间的关系,探讨毛竹笋生物量变化规律,有利于了解毛竹笋的生长特性。利用地面LiDAR技术获取毛竹笋三维点云数据,进而构建毛竹笋三维模型,并计算其体积,尝试建立毛竹笋蓄积量转换为生物量的数学模型。试验结果表明:对于利用毛竹笋三维模型计算的体积与利用Simalian公式计算的体积,两者相关性高;通过样本检验发现,毛竹笋蓄积量与生物量的转换模型精度达到84.24%。以上研究表明,地面LiDAR可以为毛竹笋生物量的快速测算提供体积参数。

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。