大规模、大尺度场景的三维重建结果在国土资源管理、电力系统维护、城市建设、文物保护、环保监测、应急指挥、灾害评估等领域中拥有广泛的应用前景。而无人机航拍与倾斜摄影技术在处理大规模数据采集问题上有着诸多优势,本文针对大规模、大尺度场景,利用无人机倾斜摄影获取其中数据并开展三维重建的研究。主要研究内容分为三部分:(1)无人机路径自动规划算法研究:固定翼无人机的续航负载能力强,更能适应大规模场景的数据采集中对采集效率、采集时间的要求。为了进一步提升优化采集效率和时间,对无人机巡航路径规划进行改进。无人机定速巡航飞行速度较快,其具有较大的转弯半径及测绘区域独特的形状轮廓会导致现有的无人机路径自动规划算法效果不佳,存在测量效率低的问题,因此必须通过研究上述约束下无人机的路径自动规划算法。(2)基于航空摄影的地形地貌的三维高精度重建技术及方法:主要研究重建大尺度场景时,航拍图像的特征提取技术、特征匹配模型和基于摄影几何的三维模型重建方法,过程中结合了实时差分GNSS数据、IMU数据和地面控制点数据,实现从连续航拍图像到三维模型的重建过程,分析了大规模场景情况下上述过程的变换并针对实际条件进行改进,以提升重建效率和精度。(3)基于航空摄影的浅水地形的三维高精度重建技术及方法:主要研究浅水航空摄影光照折射模型和不同水面倾角下的三维重建误差模型,提出有效的基于航空摄影技术的周边浅水地形的三维高精度重建模型和误差控制方法。解决了传统水下重建方法不能同时对水上物体进行处理的问题。目的是增加重建场景的多样性,扩展三维重建结果的用途。