地面三维激光扫描仪（Terrestrial Laser Scanner,简称TLS）可以高速地获取树木的三维空间信息,具有扫描精度高,获取信息丰富的优点,已被广泛的应用于树木形态结构和参数提取的研究。本文主要针对单木点云来进行树木模型的构建和分析,主要分为两个部分:在方案验证部分,提出了基于树木模型的TLS点云仿真方法;在方案实施部分,提出了基于TLS点云和定量结构模型（Quantitative structural model,简称QSM）的杏树材积分析方法。基于树木模型的TLS点云仿真方法主要包括四个部分。首先,设置扫描仪位置和扫描参数（水平和垂直角度间隔）以生成所有激光束;其次,根据树木的大小计算空间边界框,筛选出穿过空间边界框的所有激光束,即可能与树木模型相交的激光束;再次,考虑观察条件,确定面向扫描仪的三角形网格平面;最后,计算激光束和三角形网格的交点生成仿真点云。所用测试模型包括实测树木模型和Speed Tree库模型。实测树木采用RIEGL VZ-400型TLS获取银杏树、山桃树和红梣树的点云数据以构建实际树木模型;同时利用Speed Tree软件生成10个虚拟树木模型。通过试验验证,仿真结果与模型和实测点云较为匹配,该方法具有可行性和较好的仿真精度。基于TLS点云和QSM的杏树材积分析方法主要包括三个部分。首先,分割点云数据,即树木分枝结构的拓扑重构。其次,使用构建表面集的方法逐步形成树木表面;将获得的表面集分割为茎和单独的分枝。最后,利用最小二乘拟合方法将树木表面重建为大小不同的圆柱体的集合,拟合近似树干和树枝。采用RIEGL VZ-400型地面三维激光扫描仪对5棵杏树分别进行六站扫描,带叶子状态和无叶子状态各三站。用QSM方法对杏树带叶子和无叶子状态的融合数据建模。同时,实地测量5棵杏树的分枝直径计算材积,并与QSM建模得到的材积对比。结果表明该方法对树木建模及分析有较好的准确度,但叶子和细枝会影响建模,从而降低材积估计精度。总的来说,本文中TLS的应用效果较好,能够有助于提高树木建模和材积分析的效率和精度。