随着中国经济的快速崛起,高速铁路在中华大地上纵横交错地铺展开来,如动脉血管般穿山越河,为我国极具战略意义的偏远地区输送着发展的血液。我国西部地区处于复杂险峻的多山地带,地势起伏较大,需要开凿隧道才能在短时间通往另一个地区。而山区的隧道开凿方式多为钻爆法,其爆炸、开挖产生的隧道轮廓面与设计断面构成了众多错落不均的超欠挖区域。作为隧道工程中的一个重要环节,超欠挖测量对于隧道施工安全、质量等方面有着举足轻重的意义。隧道超欠挖不止直接影响到了施工进度、安全质量,还会让工程费用增加,更重要的是过量的超填混凝土带来了资源浪费与污染。三维激光扫描技术的引入,逐渐替代了以全站仪、断面仪为代表的传统超欠挖测量方式,大大提升了外业的数据采集效率,同时由于三维激光扫描技术具有复刻实景的特点,进而能够更加细致地得到隧道轮廓每一处的起伏信息。如何高效处理这些扫描数据,得到隧道轮廓的局部和整体超欠挖量,如何将隧道每一处超欠挖信息可视化,对于充分发挥三维激光技术的优势、进一步指导施工、提升施工质量具有重大的实用意义。针对以上问题,本文以郑万高铁重庆段草堂隧道为研究对象,在完成点云预处理的基础上实现了隧道断面提取和隧道超欠挖计算,并以外业扫描得到的点云数据和构建的隧道超欠挖模型验证了断面提取精度和超欠挖计算的可靠性。以下为本文所做的主要工作和研究成果:（1）综合分析基于三维激光扫描作业的隧道超欠挖检测方面的国内外研究现状,从而确定论文研究方向和思路。（2）分析了Matlab2016a的内置函数pcdenoise对隧道点云的去噪效果,利用提取断面线的思路提出了隧道轮廓内缩去噪法,有效地清除了隧道轮廓内的多余噪点,为后续的断面提取和超欠挖计算扫除了噪声障碍。（3）在断面提取方面阐述了几种不同的断面提取方法,并在此基础上加以改进,提出新的断面提取方法,通过对比实测点与对应拟合点,验证了此方法的可行性。（4）运用常规的方法计算出了断面超欠挖量值和超欠挖面积,并根据需要均匀展示断面各处的超欠挖量值分布情况;研究了环形柱状物展开后的体积变形规律,得出变形改正数;将隧道点云以隧道设计面为基础沿着横向展开并将点云划分到方格网中,将无序点云计算问题转化为有序方格网计算问题,进而实现隧道超欠挖方量计算;同时展示出了隧道超欠挖方量分布色谱图;最后通过实例数据与超欠挖模型验证了超欠挖计算精度。