航空地球物理勘查技术(简称航空物探)是一种重要的地球物理勘查技术，与传统的地面探矿方法相比，具有速度快、效率高、使用劳力少，能在短期内取得大面积区域的探测资料等优点，己成为矿产资源普查的重要技术手段，为国民经济发展做出了重大贡献。航空物探侧重于对各种地球物理场信息的探测，缺乏准确的地表几何信息和丰富的纹理信息，将航空遥感与物探集成能够在获得物探数据的同时，获取现势性的影像地图、精确的空间位置信息以及实时的姿态信息，为物探数据的重力地形改正、人文异常剔除、重/磁参数的定位等提供重要参考，对提高物探数据解译的精度和效率具有重要意义。
　　由于航空物探飞行方式与航空遥感存在很大差异，物探飞行模式为航空遥感数据处理，特别是航空影像数据与LIDAR数据的配准带来了很大困难，本文在深入分析物探飞行模式的特点后，提出了一套航空影像与LIDAR点云配准的自动化方案:首先对LIDAR系统进行检校以获得系统误差改正参数，然后利用该参数对LIDAR点云进行系统误差纠正，最后对航空影像两两之间构建立体像对，并进行立体影像密集匹配，将匹配点云与LIDAR点云进行ICP配准，利用配准结果解算像机与激光扫描仪之问的偏心角和偏心分量。
　　本文的主要工作和创新点总结如下:
　　(1)推导了机载LIDAR定位严格方程
　　本文详细阐述了LIDAR系统组成，以及各部分工作原理，介绍了LIDAR系统中所采用的坐标系以及坐标转换方法，并在此基础上推导了LIDAR严格定位方程，并对LIDAR系统中的各类系统误差进行了分析。
　　(2)提出了一种基于虚拟连接点模型的LIDAR系统误差全自动检校方法
　　综合分析了现有的LIDAR系统误差检校方法，实现了一种基于共面约束的LIDAR系统检校。由于同名平面的自动提取与匹配比较困难，本文提出了一种虚拟连接点模型，解决了离散激光点云之间的对应性问题，并在此基础上设计了一种基于虚拟连接点模型的LIDAR系统误差全自动检校方法。
　　(3)实现了一种强化拓扑约束和最小二乘传播的立体影像匹配方法
　　对现有的立体匹配算法进行了综合分析，并详细讨论了立体匹配中常用的各种约束条件，实现了一种融合多种约束条件的立体匹配算法，在匹配过程中强化了硬性的拓扑约束，用来获取可靠的匹配种子，并利用最小二乘匹配参数的传播来克服地形起伏的影响，提高匹配的可靠性。
　　(4)设计了一种立体像对与LIDAR点云的配准方法
　　采用ICP算法对影像匹配点云与LIDAR点云进行配准，针对匹配点云与LIDAR点云之间的差异，设计了一套点云预处理方案分别对匹配点云和LIDAR点云进行预处理，以提高ICP算法中对应点确定的精度。
　　(5)设计了一种海量离散点云的四叉树索引方法
　　由于在ICP算法迭代过程中需要反复确定最近点，涉及到大量的数据查找和定位操作，由于LIDAR点云是非结构化的离散点，在海量LIDAR点云中进行随机查找效率极低，本文设计了一种离散点云的四又树索引方法，有效的提高了最近点查找效率。