在航空业高速发展的今天,航空安全受到各国政府和民众的高度重视。而机场道面作为机场的基础设施,其性能表现与飞机的起降安全密不可分。科学检测机场道面的各项指标,正确掌握道面性能状态,对机场管理者来说至关重要。本文以高精度激光扫描仪数据为基础,对机场道面三维数字化系统进行研究。旨在为机场道面管理者提供一个高性能数字化的道面指标检测评估平台,为道面的科学维护提供技术支撑。由于机场道面三维数字化系统主要为用户提供道面场景重建功能和常用指标检测评估功能。所以本文的研究内容主要围绕机场道面三维点云配准和道面平整度、坡度、破损、异物四项常用指标的检测评估两方面展开。常用的ICP点云配准算法对初值要求较高,不适用于机场道面三维数字化系统中的道面完整拼接。所以本文首先考虑到机场道面点云数据纹理与结构不丰富的特点,提出了一种基于编码光源的点云配准算法。实验过程中,在场景中额外添加由硬件电路控制的时分编码光源,在扫描仪不同位姿采集得到的图像序列中进行光源检测与识别,确定图像中光源的二维坐标,进一步确定两站点云在三维空间中对应点的位置关系,求解点云刚性变换参数,最终实现了点云配准。其次,考虑到机场道面在结构上呈现低曲率面的特性,本文提出了一种基于低曲率面的点云配准算法。该算法通过区域生长提取点云重叠区域含有特征的低曲率面,将曲面沿其平均法线方向正射投影为二维图片,在这些二维图片中,提取SIFT特征点并匹配,将匹配到的所有二维点反投影至三维空间,求解点云刚性变换参数,从而实现点云配准。在数字化软件系统中,结合差分GPS数据,利用该算法,最终实现了实际机场道面数据的完整拼接。最后,文章依托于三维激光扫描数据,搭建了机场道面三维数字化软件系统。该部分首先对软件系统的需求进行分析,给出了系统框架与界面设计。接着对软件系统中的重点模块:数据预处理模块,平整度、坡度、破损、异物四项指标计算模块,以及检测结果报表输出模块进行了详细描述,分析了每个模块的设计思路,介绍了其中包含的算法思想,并给出了软件中各个模块的最终实现结果。