2、光学、热成像与 LiDAR 数据融合在三维城市环境与结构监测中的应用

光学、热成像与 LiDAR 数据融合在三维城市环境与结构监测中的应用

1. 引言

长期以来，全色航空摄影一直是城市区域详细遥感数据的主要来源。传统的建筑物提取主要依赖手动照片解译，成本高昂，尤其是处理大量数据时。自动化评估城市表面特征的研究不断发展，早期多使用中低分辨率的多光谱卫星图像，如 Landsat - TM、SPOT - HRV 等，并基于常见的图像分析技术。随着星载系统的广泛应用，空间分辨率问题得到一定解决，但非植被材料的光谱信息有限，难以准确识别。高光谱遥感技术为基于光谱特征区分均质材料开辟了新领域，还能提取目标的生化、地球化学和化学参数的定量信息。

对城市环境的表征，常见的是土地利用分类，但从物理组件角度映射城市环境能更好地保留城市土地覆盖的异质性，更准确地捕捉随时间的变化。高光谱热红外遥感发展迅速，其辐射与温度和发射率有关，在城市热岛研究等方面有重要应用。城市表面的光谱特征复杂，应用遥感技术绘制城市建成环境需要同时关注 3 - D 和光谱领域。

在摄影测量中，生成城市景观模型的最终目标是展示城市区域的三维物体。准确提取建筑物和道路对城市规划和制图至关重要。近年来，LiDAR 技术在摄影测量和城市 3 - D 分析中广泛应用，它能提供地理参考的三维密集点云。传统的 3 - D 城市模型创建方法如使用 CAD 工具和正射影像，存在耗时和成本高的问题。InSAR 和 SAR 数据分析有一定优势，但对城市模型目标的细节要求高。

本研究旨在开发一种数据融合和数据配准技术，结合准确的 3 - D 位置、定量光谱信息、热特性和时间变化，为摄影测量和城市规划提供近实时监测系统。

2. 材料与方法

2.1 研究区域