三维激光扫描技术经过多年的发展,已经在智慧城市建设、城市规划设计、文化遗产数字化保护、重要工程竣工验收、精密工程变形监测等方面取得了丰硕的成果和长足的进步。针对三维激光扫描技术得到的点云数据和网格数据的处理方法也是层出不穷。三维网格分割和点云分割做为数据处理环节中必不可少的一部分,也越来越受到人们的重视。基于三维网格模型数据和激光雷达点云数据的正逆向结合的数据处理方法在科学研究和工程应用中得到了更广泛的应用与重视。三维网格模型提供的模型结构、语义和几何等方面的先验知识,指导激光雷达点云数据进行分割、建模等逆向处理,将极大的提高数据处理效率和精度。传统的网格分割或者点云分割大多还是依赖于手动分割或者是交互式的半自动分割。单纯的网格分割或者是点云分割由于各自的局限性而进展缓慢,因此研究基于三维模型与点云模型相结合的处理方法就显得无比重要。本文以地面三维激光扫描技术为有利依托,以现阶段三维网格模型及点云模型分割算法为基础,重点研究了以下几个方面的内容:(1)概括现阶段地面三维激光扫描技术流程。对现阶段市场上采用的主流仪器、数据采集手段、数据处理过程及成果输出的整体情况进行详细的探索。同时,针对项目实施过程中各个技术环节中存在的问题,力求提出更好的解决方案。(2)将工业设计中应用较多的IGES数据格式引入正向模型的管理与应用中。应用IGES中对实体信息的管理提取建筑物构件的位置及约束信息。并将其作为点云分割的一个先验知识。(3)基于三维网格模型的混合聚类分割算法。主要包含了三个部分,第一部分为特征的选择及计算,此处为形状直径函数值SDF的计算,这一点尤为重要,这为之后的分割垫定坚实的基础;第二部分为基于SDF值的模糊聚类分割;第三部分为在模糊聚类的基础上进行硬聚类分割。即利用Alpha扩张图形分割算法对局部几何性进行概括,从而达到最终的网格分割目的。(4)本文的另一个研究重点就是基于三维网格模型先验知识的点云分割。其以已完成的有意义的网格分割(三维网格模型中的每个三角面片都赋予了有意义的分割ID)或从三维网格提取的构件为先验知识。并依赖于高精度的网格模型与点云模型的配准,根据有向最小距离、点云与具有分割ID的三角面片关系的判定,来确定最终的点云分割。(5)在Visual Studio 2013开发平台下,以北京建筑大学独立研发的《多源数据融合三维重建系统》(以下简称L&P3Dv1.0)为依托,使用C++编程语言设计开发。对以上各个部分的研究工作进行系统地程序设计与实现。对各个功能模块进行多类型数据实验,实验数据不仅应当包括特征明显的动物类模型还应当包括建筑物模型。以达到验证算法的适用性及稳健性的目的。