进入21世纪以来,世界多个国家连续暴发大规模的自然灾害,这一系列灾难造成了巨大的人员伤亡和经济损失。当今空间信息技术的发展日新月异,其中尤以高时空分辨率遥感传感器技术的飞速发展为代表,GIS空间数据库也得到不断扩展和延伸,空间信息技术在防灾减灾中的作用日益凸显。地质灾害在生长和爆发过程中都可能伴随明显的高程变化,专家学者们在地质灾害的监测、预防及评估等方面取得了一些重要的研究成果,但目前为止还没有-种完全便捷有效的方法来对地质灾害进行实时的三维变形检测,而这种检测手段不管对于地质灾害的防治及灾后治理都显得极为紧迫。本文在研究大量现有的变化检测理论与方法的基础上,探索了针对三维变化检测的理论方法,并进行了映秀地区地质灾害三维变形检测实验,主要研究内容如下：1)高精度影像自动匹配算法。采用鲁棒性极强的SIFT算法进行影像初匹配,利用提取稳定的不变特征,确保影像之间在发生缩放、旋转、平移、视角变换或光照变换的条件下有效匹配出同名像点,通过RANSAC(随机抽样一致性算法)逐步剔除错配点,最后运用最小二乘影像匹配将匹配精度从整像素提高到子像素。本内容利用汶川县城的卫星影像进行匹配实验,两幅影像生成了大量同名像点的特征向量,经过剔除错配点和最小二乘影像匹配处理,成功实现了高精度影像自动匹配过程。2)广义立体像对条件下遥感成像模型集成。在像点、摄影中心、地物点三点严格共线条件下,探索广义立体成像数学模型。为实现广义立体像对条件下的影像定位,在共线条件方程严密空间前方交会的基础上,融合更具广泛性和应用性特点的有理函数模型,对共线条件方程和有理函数模型集成,构建了能够利用线阵和面阵遥感影像数据进行空间三维定位的广义数学模型,该模型能够适应多源数据的定位要求,充分体现了“广义”这一内涵要求。3)GIS数据支持下的影像三维配准与三维变化检测协同。建立新影像上像点灰度值函数g(x,y)与正射影像上同名点灰度函数G(X,Y)之间的映射方程,利用旧时期GIS数据(如,DOM和DEM)作为控制,由DEM内插高程Z的函数,联立新时期广义立体像对提取的三维信息,便能实现两个时期信息的三维配准,配准的同时,不符合配准模型的坐标点信息将被发现并赋予相应的权值,在迭代过程逐步凸显变形的区域,未变形区域坐标信息符合配准模型并将其权赋为0,这样实现了三维影像配准过程和三维变化检测的协同完成。与此同时,变化检测过程中,利用选权迭代法进行粗差探测,剔除严重影响检测结果有效性的粗差。4)映秀滑坡灾害三维变形检测与灾害管理。根据三维变化检测算法,对映秀地区的变形进行三维检测并进行精度评价,发生三维变形的地带主要分布于下游河谷两侧及海拔较高的山地。利用GIS进行滑坡灾害的空间分析：其中,集中于典型的“V”字型河谷两侧的滑坡变形,其规模较大且分布广,其形成的原因主要与河谷地貌有关。其他发生滑坡变形的区域位于山地之上,东南角和和西部的高地之上出现多处滑坡,东北角有一处滑坡,区域东西两侧有两处比较大的成带环状,总体分布较为零散,其形成很可能与山地的坡度、高差较大有关。在检测结果的基础上,依据不同区域发生的滑坡变形状况,制定针对性的灾害管理对策。本文的研究意义可分两个方面：一方面,从遥感数据和GIS辅助数据中提取和检测三维变化信息,能够准确分析灾害前后的变化,是灾害的监测和评估的重要手段,这已成为遥感信息科学和地理信息科学的重要研究课题；另一方面,目前的地理空间数据的采集仍赶不上地物目标的变化速度,三维变化检测的信息是更新GIS数据库、提高地理信息的现实性的需要,能够弥补三维信息采集的不足,这对于相关学科具十分重要应用研究意义。本文的特色与创新之处主要有两个方面：一是实现线阵和面阵多源传感器广义立体像对条件下严密几何影像模型的集成；二是探讨GIS数据支持下的高精度、自动三维影像配准与三维变化检测同步算法。