随着计算机技术的不断发展和激光技术研究的日益深入,三维可视化虚拟技术逐渐成熟,在林业测绘中的应用也不断的发展和进步。三维激光扫描能够在不损伤林木前提下,准确、高效、快速的获取树木的三维点云数据,使精准林业研究中的树木结构参数提取以及树木三维模型构建等问题得到了很好的解决。利用地面三维激光扫描仪提取单木参数已经成为林业测量领域研究的热点,具有广泛的应用前景。本研究的结果为实现快速、准确、高效地获取树木参数基本信息,及时检测森林资源的动态变化打下一定的基础,从而加大林业调查数字化和自动化程度,减少测量周期,使我国数字化林业理论和应用水平提高到一个新的层次。本研究的主要工作包括:(1)三维激光扫描仪器的检校与评定以地面三维激光扫描仪Focus3DX130为研究对象,通过设计室外实验,验证地面三维激光扫描仪测量距离和水平角的精度,得到评估结果。由精度检校实验得出Focus3D X130的测距精度为5mm,测角精度为0.0101。。(2)单木结构参数提取选取12块不同类型和形状的样地,通过三维激光扫描仪进行点云数据的采集,对点云数据进行拼接、去噪、精简得到单木的点云数据。在MATLAB中编程实现遍历数组算法提取树高,最小二乘拟合圆算法和快速凸包算法提取胸径,并将提取的参数值与实际测量的数据进行比较。结果表明:采用遍历数组算法提取单木树高,采用最小二乘拟合圆算法和快速凸包算法提取单木胸径都能达到理想的效果,将提取值与实测数据进行对比检验,得出相关性系数分别为0.9232、0.8952、0.9145,均方根误差分别为1.344m、3.179cm、2.869cm。通过对不同样地间单木参数提取的对比分析,人工林提取的树高和胸径值均优于天然林。同时得出,胸径的提取结果与样地类型和通视条件密切相关。(3)立木削度方程模型的构建和材积的求解基于建立的白桦标准样地,选取合适的削度方程作为备选模型,分别使用样地TLS点云数据和解析木数据进行模型的回归和参数估计,完成东方红林场白桦样地削度方程模型的构建。研究得出该地区白桦的最优削度方程模型。同时本研究依据TLS点云数据得到的削度方程,建立削度-材积方程。