在电子计算机快速发展的背景下,三维激光扫描仪无论在成本、效率以及精度上都取得了巨大的突破,同时随着扫描载体的多元化发展,目前已经用于诸如古建筑物保护、城市建模、地形图绘制,以及BIM工程等项目当中,其扫描精度高和受环境因素小等特点,使得三维激光扫描在数字城市的建设中具有长远的实用价值。本文重点讨论了点云的空间特征,对城市建筑物进行分类研究,此外还探讨了一种实景地图的构建方法。文章的主要研究内容和结论如下:(1)对点云数据的采集及预处理工作做了较为深入的研究,包括点云的配准、点云的降噪、点云精简三个步骤,并结合原理进行了部分预处理操作。本文在处理点云的同时,保留了建筑物点云完整的模型特征,为后续的分类实验提供基础。(2)本文基于欧氏聚类分割的点云簇,对单位簇进行模型特征分析,采用基于法线差异DoN和主成分分析PCA两种空间分析的方法,结合PCL源代码和CloudCompare软件进行点云的分类实验。结果表明使用渐进形态学可以更好的聚类点云;在DoN的实验中,计算点云在大小尺度下的法线差异矢量场,控制矢量的二范数值可以分割平面点云;在PCA的实验中,对样本点云加权多个尺度空间下的特征值,利用特征距离最大化来训练分类器,最后应用于全局点云,基于欧氏聚类的PCA分类方法能够能够保证建筑物信息的完整性,基本能够完成城市建筑物的提取工作。(3)本文通过法线投影将局部三维点投影到二维平面,结合基于Delaunay原则的三角化优化算法,对二维点进行连线,再将二维点的关系映射到三维点中,实现三维点云的表面重建。同时还介绍了基于CSG-BREP的空间拓扑结构,实现从点到复合体的空间描述。(4)基于Undet for SketchUp构建建筑物和地面点云的三维模型。此外,本文研究了一款城市建模软件CityEnginge,包括建模流程、CGA函数方法和实验、道路及植物的构建方法,最后利用模型替换功将高精度建筑物模型模型导入到场景模型中,完成实景地图的构建。