三维激光扫描技术作为新兴的测量技术,突破传统的单点测量方式,以其高效率、高精度、高密度、自动化和数字化等特点,被广泛应用于文物保护、数字城市、室内设计、灾害评估和变形监测等领域。但由于三维激光扫描技术为无合作目标测量的原因,使得提取同名点变得略显困难,同时,点云配准精度对变形精度的影响可达厘米级,因此,三维激光扫描技术在变形监测领域的应用大打折扣。目前,尽管在点云配准与变形提取方面已经取得一定的成果,但仍然需要做更进一步的研究。本文在详细介绍点云数据预处理与变形监测方法的基础上,对点云配准方法与变形提取方法展开深入研究,其主要内容有:首先,在球标靶配准方面,针对“目前所有球标靶特征提取算法仅考虑倾向参数而忽略信号”的不足,构建基于最小二乘配置的球标靶特征提取模型及其解算方法,并通过实验检验算法的有效性;然后,针对“目前点云配准算法均为间接配准法,其配准精度与旋转平移参数的求解精度有关”的不足,提出基于三正交平面的点云直接配准算法,并通过实验检验算法的有效性;最后,在变形提取算法方面,针对同一目标的多期点云数据不具备重复性,且扫描数据具有一定厚度的问题,构建基于平面格网划分的点云类几何中心目标变形分析方法,并通过实验检验算法的有效性。