桥梁信息是一种重要的基础地理信息，同时也是三维数字城市、虚拟地球最基础的空间数据。影像中提取桥梁是目前的一个重要研究热点，具有很强的实用意义。在影像中桥梁与建筑物等目标具有接近的辐射信息，与道路等又具有相似的几何特征，因此利用SAR影像、高分辨率的遥感影像将桥梁与其它地物和地形区分开具有较大的难度。　　 相比较之下，航空激光雷达是一种相对较新的数据采集技术。获取的LiDAR数据包含有丰富的三维信息，对桥梁的高程突变的特点反映尤为突出，能较好地反映桥梁与其它地物的差别和实现三维表达。　　 本文以“城市区域内的公路桥和单层立交桥”作为研究对象，以利用桥梁的空间特征集进行桥梁信息的提取和三维表达为研究目标，开展基于航空激光雷达的桥梁提取和三维表达的关键技术的研究，具体研究内容如下:　　 (1)针对城市区域中桥梁提取时难以与地形和干扰地物区分的问题，对桥梁的空间特征进行分析和提取，提出了一种基于桥梁空间特征集的桥梁三维信息提取方法。能有效地将复杂城市区域中的桥梁与地形、干扰地物（比如旋梯/舷梯、地下通道、空中走廊、房屋等）区分开来，实现城市区域中的公路桥和单层立交桥的三维信息提取。　　 (2)改进了一种LWEA算法并应用于桥梁三维信息提取。将LiDAR点云中相邻脚点的高程相似性转化为DSM影像中像元的空间上下文特征，利用桥梁的高程变化具有明确方向性的特点，分别在桥梁的长度延伸方向（顺桥向）和宽度延伸方向（横桥向）计算各自的上下文特征。使处于相同形状区域内的脚点具有相同或相近的特征值，而尽量拉大不同形状区域脚点之间在DSM影像上反映出来的特征值差异。从而实现将桥梁与干扰地物区分，提取桥梁信息的目的。　　 (3)根据提取出来的桥梁LiDAR点云具有三维离散性的特点，通过基于TIN约束的Alpha-Shapes算法提取桥梁边界线。然后针对边界线出现凹凸不平、模糊断裂的现象，提出一种将三维的主桥面边界线优化问题降为二维的平面边界线优化处理技术流程，采用基于辛普森面积的多边形凹凸性识别算法实现了桥梁边界线优化。　　 (4)分析了桥梁的面状模型的构建方法。利用桥梁空间特征提取的桥梁边界线，根据桥梁主桥面和引桥各自的延伸特点，将桥梁主桥面和引桥分别用面片模型进行三维表达。最终再将桥面和引桥的三维模型在边界约束的条件下进行组合，形成完整的桥梁三维表达。　　 实验表明，基于桥梁特征分析的桥梁信息提取和三维表达均可得到较好的效果，由以上关键技术构成的桥梁提取和三维表达方案可有效进行基于航空激光雷达的桥梁信息提取和三维表达。