对点云数据进行空洞修复处理是三维激光扫描(Terrestrial Laser Scanning,TLS)技术应用中所面临的技术难点与研究热点问题。目前主流的点云空洞修复算法大多是通过分析点云空洞边界周边点云的几何特征而对空洞进行插值填充,该类方法适用于表面几何形状较为规则的点云空洞的修复,属于典型的“数学思维”方法。在实际三维扫描应用中,对于表面复杂而不规则的山区地面点云数据而言,这类修复方法效果并不理想。针对这一问题,顾及到山谷线和山脊线等此类地形线要素对于地形几何特征具有控制性和框架性的作用。为此,本研究根据“利用地理思维处理地理空间问题”的拓展思路,提出了一种将扫描对象的地形线要素特征集成参与到地面点云空洞修复处理的技术方法。该方法的主要技术要点为:首先,基于地面点云数据,通过GIS坡向分析和重分类的方法提取出山谷和山脊地形几何框架控制特征线,并进一步将其分别转为山谷特征点和山脊特征点;然后,基于所提取的山谷特征点和山脊特征点,采用Lagrange插值法对空洞位置缺失的山谷特征点和山脊特征点进行插值修复;最后,将缺失山谷特征点和山脊特征点修复成果编辑插入点云文件,利用主流的点云空洞修复算法或商业点云数据处理平台的点云空洞修复功能进行空洞修复。并以此为基础进行了集成地形线特征参与的点云空洞修复技术应用案例实证研究。在论文研究中,根据所提出的技术方法,通过设计3个系列实验:(1)Lagrange插值修复缺失山谷和山脊特征;(2)不同点云处理平台针对不同地形特征位置点云空洞的修复;(3)集成地形特征的点云空洞修复。以此为基础对集成地形特征的点云空洞修复方法的关键技术进行了案例实证和对比分析研究。主要得出如下结论:(1)基于GIS坡向分析和重分类提取地面点云谷脊特征点并基于提取谷脊点对地面点云空洞位置缺失谷脊点进行插值修复的方法是可行的,修复的谷脊点数据精度较高;(2)点云空洞的修复精度值的空间分布受地形特征线要素的影响较为明显;(3)针对同一地形特征下的点云空洞,在不顾及谷脊特征要素的情况下,Geomagic Studio软件平台的修复效果要优于I-Site Studio软件平台;(4)将GIS坡向分析提取和Lagrange插值修复的空洞位置谷脊点参与到地面点云空洞修复的方法是可行的。且在商业点云数据处理软件平台Geomagic Studio和I-Site Studio上,与不顾及谷脊特征要素的常规点云空洞修复方法相比,有谷脊特征点参与的空洞修复方法修复精度有一定提升。其中,Geomagic Studio软件平台上的提升效果更为明显。综上所述,顾及地形要素线的地面点云空洞修复方法从理论推导到技术实现方面都是可行的,且与传统依靠“数学思维”的空洞修复方法相比,精度有很大提升。这可以为今后针对复杂地形表面点云空洞修复方法的研究打下基础。