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三维建筑模型是数字城市模型的重要组成部分，在城市规划、环境监测、城市变化检测等方面有着重要的应用。机载激光雷达(LightDetectionAndRanging，LiDAR)系统可以快速获取地表三维信息，已成为高精度建筑三维模型重建的主要数据源。 本论文研究仅利用机载LiDAR数据获取三维建筑模型的完整流程，从建筑点云提取、建筑屋顶分割和建筑模型重建三个方面，探讨和研究自动构建高精度三维建筑模型的理论和技术，具体内容如下: (1)在回顾建筑点云提取的理论和方法的基础上，本文采用了基于区域生长方法提取建筑点云，利用地物之间的可区分性特征逐步剔除非建筑点云，如使用法向量移除墙面点，采用多回波特征移除部分植被点，使用平滑和面积特征检测地面点，实现从城区复杂场景提取建筑点云。 (2)在建筑屋顶分割方面，分析了当前屋顶分割算法，提出了基于高斯混合模型的屋顶分割算法和基于区域生长的屋顶分割方法，以有效分割屋顶面片。 (3)提出基于拓扑推断的模型生成方法。基于建筑构造特点并利用屋顶之间的相邻性，获取屋顶之间的最佳交线，然后采用屋顶平面之间的拓扑图确定屋顶之间的交点。 (4)使用随机采样一致性算法(RANdomSAmpleConsensus，RANSAC)的边界规则化算法提取建筑边界，并结合屋顶交线和交点生成三维建筑模型。 实验表明，本文提出的方法能够从机载LiDAR点云中获取高精度的三维建筑模型，为基于机载LiDAR数据的大范围三维建模提供理论和技术支持。