发明提供一种道路几何线型和路面三维结构重构系统及重构方法。该系统包括纵向距离传感器、两个线激光测距仪、几何测量系统、采集卡和中央处理计算机系统。所述纵向距离传感器记录车辆行驶里程。所述线激光测距仪在车辆行进过程中等间隔获取路面横断面的高程信息。所述几何测量系统实时获取车辆所在位置的地理坐标信息和车辆姿态信息。所述中央处理计算机系统建立道路路面立体三维模型。该重构方法包括转换坐标、形成路面点云、建立道路路面立体三维模型和识别立体病害等步骤。该系统通过路面三维重构技术将路面的立体模型重新生成，并且利用颜色来区分不同深度信息，增加了路面立体变形病害的辨识度。