铁路轨道是直接承载列车高速平稳运行的基础设备,其高平顺的几何线形是保障列车安全运行的重要前提。在铁路投入运营后,铁路轨道长期承受轮轴动力反复作用以及缩胀、沉降等自然外力的影响,引发轨道变形,因此需定期检测轨道几何状态的平顺性。目前三维激光扫描技术已成为点云数据获取的重要手段,发挥着愈来愈重要的作用,并且在各应用领域取得了一定了成就,但是在铁道工程领域应用很少。本文试着以铁路轨道几何形态为中心,从测站布设方案、轨道点云预处理、轨道相关点云提取、轨道静态几何参数计算等过程方面入手,研究轨道点云轨道几何参数计算的问题。本文主要完成以下几个方面工作:(1)地面三维激光扫描仪所测点云拼接时有标靶拼接和控制点拼接两种拼接方式,利用扫描仪在标靶拼接和控制点拼接两种不同的拼接模式下,在不同扫描距离、靶球数量情况下进行拼接实验,得到不同拼接方式、实验配置下的拼接精度。通过比较拼接精度和拼接的工作量等,为铁路点云的采集选取合理的扫描拼接方案,以求轨道点云精度,密度等达到要求的同时扫描效率最大化。(2)原始采集的轨道点云存在有噪声、数据冗余、点云不均匀等问题,点云需要重采样。点云去噪时容易使得点云模型发生形变,针对轨道点云模型,对噪声点云按照几何位置进行分类,再对孤立噪点和混杂噪点分别采用统计滤波法和拉普拉斯滤波法去噪,达到了点云滤波的目的同时轨道模型不变形。在去噪后点云基础上,分别采用包围盒法、曲率采样法、不均匀网格法聚类高斯球映射法等主流精简算法对轨道点云进行精简,轨道点云对于不同的方法表现出不同的性质,其中不均匀网格法表现出高精简率同时运行效率较高,再对轨道点云进行均匀化,最终实现点云的重采样。(3)以重采样后的轨道三维点云为目标,在XYZ坐标系下根据轨道点云模型的几何形状加以分析提取出所需要的轨道相关位置的点云,这些点云通常呈面状,将面状点云投影到不同平面,拟合轨道点云的线型,对直线加以旋转,每隔0.65m计算轨道静态的轨距、水平、高低等平顺性参数,结果能满足铁路经常保养值所需精度。