随着各领域基础科学的飞速发展和信息采集应用领域的不断扩大,人们不再满足于通过二维数据来表达真实世界的三维信息。而且,二维空间数据不能真实还原三维空间信息,其中大量的细节都无法被清晰展现,影响显示效果;另一方面,其人机交互界面很不方便,很难给人走入真实世界的感受。激光测量技术的迅猛发展也为获取三维空间信息提供了一个更加方便的手段,其在无合作目标快速高精度三维测距和在距离与角度方面的自动采集并传输的特点使其成为当前较热门的技术。与此同时,虚拟现实、数字校园等概念的热潮席卷全球,越来越多的研究者投入大量时间和金钱对其研究。本文以某油田数字化改造项目为背景,研究内容主要分为如下四个部分:(1)三维激光扫描仪在扫描作业中会产生精度不符合项目要求的问题,导致后续的三维模型精度无法达到要求。本文系统分析了扫描仪的误差来源,采用单边法和交叉双边法的标定实验方案,可以较快、较准确的检验三维激光扫描仪的精度,为后续数据获取奠定了良好的基础。(2)传统的纹理图片采集方法没有规则,拍摄的图片较多,数据量较大,且有时会遗漏部分场景信息。通过对比分析研究前后几次采集的大量纹理图片数据,提出了一种快速、全面的纹理采集方法,提高了采集效率,降低了数据量。通过研究降噪、增强特征等算法,对纹理图片进行处理,获取了较好的模型显示细腻感。最后,通过对比实验分析了三种不同纹理贴图方法在模型真实度、内存占用量和操作难易程度等方面的影响,得出各个贴图方法的优缺点及适用范围,为后续的高质量、快速度的纹理贴图提供了理论依据。(3)针对地面激光扫描仪在点云拼接时出现无法识别标靶球的问题,分析研究了大量其它站扫描的点云数据和标靶摆放位置,提出了相应的摆放规则,提高了识别标靶的成功率和点云拼接效率。复杂的曲面类模型在正向建模软件中的操作难度较大,且操作复杂,作者通过转换格式将点云放置在逆向软件中使用曲面拟合建模方法进行三维建模,提高了建模效率。非规则类模型在通过交集、并集和差集操作时会出现模型消失的问题,经过实验和研究,详细提出了其建模步骤,减少了该类问题的出现。团队协同作业的模型整合阶段容易出现材质和模型重复问题,结合项目的建模技术要求提出了相关的模型建模规范,提高了模型整合效率。(4)选取项目中某一污水处理站为例研究了从数据获取、数据处理到三维建模的整个流程。首先,对三维激光扫描仪进行精度标定;然后,采集污水处理站的点云数据、纹理图片数据和工艺流程图纸等数据,将获取的点云数据进行拼接、降噪处理,整理并处理纹理图片数据;最后,对污水处理站进行三维建模和纹理贴图。