三维激光扫描测量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。三维激光扫描测量技术采用非接触主动测量方式直接获取高精度三维数据，在文物保护领域具有非常广阔的应用前景和研究价值。利用三维激光扫描技术快速实现文化遗产的数字化，实现文物展示和保护的现代化，具有重要的社会和经济意义。古建筑作为文化遗产保护的主要对象，具有丰富的文化内涵和精妙的建筑风格。建筑文化遗产的三维数字化应用是目前的研究热点和学术实现前沿问题。但由于古建筑结构复杂性、场景规模宏大等特性，基于三维激光扫描数据的古建筑三维重建技术是极富挑战性的难题。目前，很多厂商提供的三维重构软件难以满足直接对激光雷达扫描的大规模、高密度数据直接建模的需求，或者建模精度不够。所以能够实现对激光雷达数据的快速高质量的三维重建是很有意义的。 本文研究的主要内容是利用三维激光扫描获取构件表面的点云数据，利用建筑自身的几何特征并结合NURBS曲面造型技术进行三维重建，为以后单体建筑物三维模型的重建及整体建筑群三维虚拟场景的构建做有力的技术支撑。本文在全面总结和分析基于三维激光扫描数据进行三维重建的理论、方法和应用现状的基础上，掌握该研究领域的总体进展，分析现有方法用于解决本文课题的不足，提出基于大规模散乱点云构建NURBS曲面的方法，并结合NURBS曲线曲面节点插入算法，论文的主要贡献和创新点主要有以下几个方面： 1.在VisualStudio2005环境下使用C＃高级编程语言，结合OpenGL三维图形包为C＃语言提供的第三方图形插件CsGL，实现激光雷达扫描三维点云数据的显示和旋转、缩放、平移功能。运用计算机图形学中视图变换原理实现三维点云数据显示在坐标系中心。其中研究了屏幕坐标到图像坐标和屏幕坐标到OpenGL世界坐标的转换问题。 2.对分块后的散乱点云采用混合压缩的方法，针对分割后点云的几何特征，对于曲率有明显变化点云采用基于曲率的自适应压缩方法，这种方法可以在保持被测物体形状特征的同时，对点云规模也进行了压缩。对于相对平坦、无明显几何特征的区域则采用包围盒法进行数据精简。压缩后的数据保证特征未被简化的同时数据量明显减少。 3.在压缩后的点云上提取特征点数据，运用重节点技术构建数据点的节点矢量，应用NURBS曲线反算原理插值生成截面曲线；在保证曲线形状不变的前提下应用NURBS曲线曲面节点插入算法，在每条插值曲线上插入控制点，形成NURBS曲面需要的控制点矩阵。再次应用NURBS曲线反算原理生成NURBS表面。 4.由于利用有限采样点重构NURBS曲面，所以需要对曲面进行适当修正。可以通过调整控制点位置或者改变控制点的加权因子对生成的NURBS曲面进行局部修正。本文通过改变加权因子的方式对生成的曲面进行修正。 5.重节点技术使反算出的曲面插值于边界上的某条等参数线，即曲面的左边界插值于u=0这条等参数线：右边界插值于u=1这条等参数线。如果s1的等参数线l1(u=1)与s2的等参数线l2(u=0)重合，则曲面s1的右边界与s2的左边界重合，保证两曲面片G0连续拼接，进一步，使l1上沿u方向的切矢与l2上沿u方向的切矢相等，则可保证两曲面片G1连续拼接。 基于本文研究的主要内容，即利用三维激光扫描数据进行三维重建的理论、方法和算法设计，作者使用VisualC＃高级编程语言，结合第三方插件CsGL开发了一个实验原型系统，利用徕卡HDS4500对故宫神武门整体结构扫描的数据对相关的算法进行实验分析，验证本文研究方法和思路的可行性、有效性等。