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机载LiDAR和光学影像制作正射影像的方法
机载LiDAR和光学影像制作正射影像
摘要：机载LiDAR和光学影像是获取地面高程和地物信息的两个主要遥感数据源，它们在制作正射影像中发挥着重要作用。本文首先介绍了机载LiDAR和光学影像的原理和获取方法，然后分别阐述了利用机载LiDAR和光学影像进行正射影像制作的基本流程，以及两种遥感数据源在正射影像制作中的优缺点。最后，针对正射影像制作中的一些常见问题进行了说明，以及对未来的发展进行了展望。
关键词：机载LiDAR、光学影像、正射影像、遥感数据源
1.引言
机载LiDAR和光学影像是遥感领域常用的两种数据源，它们可以用于生成各种遥感产品，例如数字高程模型（DEM）、数字表面模型（DSM）、三维城市模型、地物分类等。在这些遥感产品的制作中，正射影像是非常重要的一步。正射影像是指将空气照片或卫星图像进行纠正，使其像素在地面上投影的影像。与一般的空照像片或卫星图像不同的是，正射影像可以精确地表示地面上的地物位置和形态，因此被广泛应用于土地利用、城市规划、口径测绘等领域。
机载LiDAR和光学影像在正射影像制作中都有着重要的作用。长期以来，机载LiDAR主要用于地形和地物高程信息的获取，而光学影像主要用于地物目标的识别和分类。随着技术的不断发展，尤其是光学影像分辨率的不断提高，机载LiDAR和光学影像可以更好地结合起来，以实现更好的遥感产品效果。本文将基于机载LiDAR和光学影像，探讨正射影像制作的方法以及两类数据源的优缺点。
2.机载LiDAR和光学影像
2.1机载LiDAR
LiDAR是一种通过测量激光束到地面的时间和反射回来的时间来计算地面高程的技术。当激光束照射到地面时，会产生强烈的回波，这些回波被接收器捕获，并将测量结果传输给计算机进行处理。
机载LiDAR可以从飞机、直升机或无人机上获取高分辨率的地形和地物高程数据。机载LiDAR被广泛用于地形、地貌和地物高程信息的获取，它可以测量地面上的每一点的高程值，并生成数字高程模型（DEM）和数字表面模型（DSM）。
2.2光学影像
光学影像是指通过传感器记录相对于地球表面的可见光或其他电磁波谱区的图像，然后将其通过图像处理技术生成数字图像。光学影像的分辨率通常用空间分辨率（即每像素代表的实际地面长度）来衡量。
光学影像通常包括航空照片和卫星图像。航空照片是由飞机在飞行过程中拍摄的，通常是斜视的视角，可以提供更多的地形和地物信息；卫星图像则是由卫星在轨道上获取，通常是垂直于地面的视角，可以提供更广的范围和更连续的时间序列信息。
3.利用机载LiDAR和光学影像进行正射影像制作
利用机载LiDAR和光学影像进行正射影像制作的基本流程如下：
3.1机载LiDAR和光学影像数据的获取
正射影像制作的第一步是获取原始的机载LiDAR和光学影像数据。机载LiDAR数据包括高密度点云数据和Laser数据；光学影像数据包括航空照片和卫星图像。在获取数据时需要注意设置合适的参数，以获取高质量的遥感数据。
3.2数据预处理
机载LiDAR和光学影像数据的预处理是正射影像制作的关键。在数据预处理中，需要对数据进行去噪、滤波、配准、校正等操作。在这些处理中，机载LiDAR和光学影像有着不同的处理方法。
机载LiDAR数据需要先对点云进行噪声过滤和配准处理，然后将点云数据进行插值、样条化等操作，生成DEM和DSM。本次研究中多采用降噪算法进行去噪。光学影像数据需要进行图像校正和影像增强，以提高光学影像的质量。本次研究中主要采用颜色校正和色彩平衡算法。数据预处理完成后，可将DEM和DSM转化为TIF格式数据，并计算标准化高程。
3.3影像配准和融合
在进行正射影像制作时，需要对机载LiDAR和光学影像进行配准和融合。首先，需要对机载LiDAR和航空照片进行配准，然后将DEM和DSM与光学影像融合。在融合过程中，需要利用高精度的相机外方位和相机内方位参数，对光学影像进行几何校正和辐射校正。本次研究中采用影像匹配技术和多波段图像融合技术进行配准和融合。
3.4正射影像制作
经过上述处理后，可以开始正式制作正射影像。正射影像通常包括数字正射影像和基于DEM和DSM郑重统计分析生成的栅格DEM，生成结果需要进行图层叠加，包括色彩增强、色调平衡、直方图均衡化等操作。本次研究中采用了ArcGIS、ENVI等软件进行正射影像制作。
4.机载LiDAR和光学影像在正射影像制作中的优缺点
机载LiDAR和光学影像在正射影像制作中各有其优缺点。
4.1优点
机载LiDAR数据由于其高精度和强大的可视化能力，能够精确地获取地形、地貌和地物高程等信息，因此可以用于制作高精度DEM和DSM。在正射影像制作中，可以使用机载LiDAR数据进行高精度配准和融合，提高正射影像的精度和质量。
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