三维激光扫描技术基于其数据获取快速化、高精度等特性已成为现代测量方法中的一个重要方法，目前在古建筑数字化、大型建筑的变形监测以及逆向工程等方面得到了大量应用。相比于激光测量硬件的迅速发展、快速地获取高精度海量测量数据,相关的数据处理方法还不够完善，比如一栋普通的古建筑，由于其含有板、梁、柱、斗拱等各种内部构件，扫描后的点云包含点的数目可能会达到数千万。在此基础上如何对如此庞大的数据量进行快速的存储、管理、传输、建模以及分析应用成为我们面临的难题。如何将复杂问题简单化，将复杂的构件分成为多个简单的构件。本文在此背景下，对于包含有多种特征的散乱点云分割技术及分割后形成的具有单一特征曲面性质的点云面片识别进行了相关研究。本文首先分析了目前常用的各种点云索引构建方法的优缺点，然后结合八叉树和栅格的优点构建了一种栅格—八叉树。在利用平面拟合实现点云的法矢量估算的基础上，对法向传播方法进行了改进，解决了法向传播调整中经常出现死结的问题，提高了法向调整效率。对目前经常使用的各种微分几何量的计算方法进行了相关研究，并对相应的算法进行了实现。重点对目前常用的各种点云数据分割方法进行了深入的讨论，分析了各种方法的适用范围，并针对不同类型的点云选择了不同的分割方法分割。对目前常见的各种点云边缘点提取方法进行了研究，分析了各种数据对提取边缘栅格算法的影响，然后通过对栅格中心最近点进行投影判断的方法解决了边缘栅格识别错误，成功将复杂点云对象模型的边缘点提取出来。最后对平面点云、球面点云、圆柱面点云等三种常见的特征曲面点云的几何特性进行分析，实现了对分割后的三种规则曲面点云的识别与特征参数计算。本文采用Visual Studio2010作为软件开发平台，利用面向对象的开发语言C#和OpenGL三维图形绘制工具包进行了试验程序的设计开发。对仅包含空间三维坐标信息的散乱点云数据，利用编程的方法实现了点云数据在试验系统的三维显示、变换空间视角、模型缩放、旋转和平移等基本交互操作功能。通过实验系统实现对点云数据的索引建立效果、法向估算效果、曲率直方图、点云分割结果等试验效果进行实时的观测与验证，用实验去验证算法的可行性。最后将计算成果以工程文件的方式保存。