三维空间信息能使人们更直观和真实地感受和认识客观物体，随着三维空间技术的发展，迫切需求更多的三维空间数据采集方法，而三维激光扫描技术的出现和发展为空间三维信息的获取提供了全新的技术手段，已经广泛应用于古建筑保护、数字城市建设等多个领域。由于其获得的点云数据本身的复杂性和海量性，给数据查询检索带来了一定的困难，使得研究适合点云查询的高效的空间索引技术成为一项重要的课题。本文首先总结归纳了当前主要应用的三维空间数据索引技术，对比分析了不同三维空间数据索引的适用性和优缺点，然后介绍了几种三维扫描技术获取点云数据的方法，并比较分析了北京旧城模型点云数据的特征，由于一种索引结构很难满足三维空间数据的查询检索等不同的需求，发展混合索引结构成为三维空间索引研究的热点。在对三维索引技术进行了详细研究的基础上，针对三维点云数据的特点，提出建立八叉树及R~+树的点云混合索引结构模型，来管理查询北京旧城模型的点云数据。该索引结构模型是在前人混合索引理论研究的基础上，不再局限使用某一种特定的索引方法进行空间数据的查询分析，而是将两种空间索引进行结合使用，综合了八叉树快速划分三维空间及R~+树高效查询的优点，较好的解决了大量三维点云数据快速查询的问题。最后，为上述的点云混合索引结构模型构建了实验系统，对此方法进行了性能测试，得出比较满意的测试结果，并据此测试结果提出了解决此类具体应用的方法。