近年来,随着铁路运营里程和隧道数量的不断增长,铁路日常检测与维护的标准也在不断提高。传统的铁路检测方法测量效率低且获取的数据属性单一,而三维激光扫描仪利用高速激光扫描快速获取待测地物表面的多种属性信息,摆脱了传统的单点测量方式,提高了铁路安全检测的效率与质量。本文应用三维激光扫描仪对包神铁路响沙湾隧址段进行数据采集并处理,并对铁路隧道的关键特征提取及限界检测方法进行了研究,主要研究内容包括:（1）采用响沙湾隧道实测点云数据,研究钢轨轨面点云、隧道中轴线、隧道断面的提取方法。结合钢轨空间分布特征、钢轨反射强度及钢轨尺寸实现对钢轨点云的多约束提取;采用二次曲线拟合方法,利用随机采样一致性算法得到参数,对隧道平面投影边界进行拟合,利用各边对另一边界线作交点的中点进行拟合得到隧道中轴线;作垂直于隧道中轴线的法平面,设置切片厚度,实现对隧道中心线任意位置的隧道横截面提取,对提取的隧道断面内存在的散乱点进行拟合去噪和平滑处理。（2）基于提取的隧道轨面点云建立限界检测坐标系,将隧道断面点云与铁路建筑限界统一在限界检测坐标系内进行侵限判别。将待测点侵限问题转化为点是否在限界多边形内的问题,利用水平射线算法实现铁路限界检测,并对水平射线法中交点位于多边形边上的特殊情况进行定义,提高判别效率,对侵限结果进行标记显示,并对侵限值大小进行计算。（3）基于Cesium平台实现响沙湾隧道与侵限检测结果可视化。系统设置了不同功能模块,包括基本功能、三维功能、空间分析功能及其他功能等。利用隧道经纬度信息实现在Cesium中进行隧道定位,点击在线系统主页面后,地球球面旋转变换至隧道所属位置;基于Web GL技术,实现隧道周边地形信息快速加载,将隧道模型及隧道侵限情况加载到场景中,真实地模拟出现实世界的隧道形态与空间关系。本文的研究成果为铁路隧道数据采集、数据处理及数据可视化全过程提供了完整的解决方案,为铁路隧道施工检测与安全维护提供了新的途径。