近年来,遥感对地观测的方式正朝着多传感器、多源数据融合的方向发展。随着硬件技术的快速革新和市场需求的不断增长,机载激光雷达技术己经成为与传统航空摄影测量技术互补的一种重要的数据获取手段。融合机载激光点云和航空光学影像能够克服仅使用单一传感器数据的局限性,可以直接快速地得到地表的几何、光谱和纹理信息。而数据之间的配准正是多源数据融合的前提,只有将不同传感器的数据统一在同一坐标框架下,多源数据融合才能实现。传统基于机载激光点云与光学影像配准的研究多针对于城市地区。城市存在着大量多种多样的人造地物,包含丰富的语义特征,可以为不同源的激光点云数据和影像数据提供充足的配准基元。随着沙尘暴的爆发以及土地荒漠化不断扩大,人们对地表的观测不再仅仅局限于城市地区,也开始关注沙漠地区。然而,沙漠地表缺乏语义丰富的人造地物,特征匮乏、纹理单一,传统的用于城市地区的机载激光点云与影像的配准方法无法直接在沙漠地区使用。因此亟需在沙漠地区提出新的配准基元和相应的基元匹配方法。针对此问题,本文提出了适用于不同沙漠地表的机载激光点云与光学影像配准的方法,在配准的基础上,对机载激光点云和光学影像进行融合,实现对沙漠地表特别是灌木丛的分类,探索了航空测量技术在沙漠地区的有效应用。本文主要研究内容如下：(1)研究基于灌木丛中心点的沙漠地区机载激光点云和光学影像的配准方法。传统的机载激光点云与光学影像配准的研究多集中在城市地区,无法适用于沙漠地区。本文首次提出利用广泛分布于大片沙漠的灌木丛作为两种不同源数据配准的基元。机载激光点云和光学影像中的灌木丛都较易检测到。灌木丛分布随机,任意三个灌木丛都可以组成唯一的几何结构。因此,本文利用带约束相似三角形匹配算法和基于仿射变换的随机采样一致性算法对随机分布的不完全同名的灌木丛中心点进行匹配,最终实现沙漠地区机载激光点云与光学影像的有效配准。(2)研究基于沙脊线的沙漠地区机载激光点云和光学影像的配准方法。针对缺乏灌木丛的沙漠区域,以上方法无法继续适用。本文提出利用沙漠上广泛存在的沙脊线特征作为两种不同源数据配准的基元。首先同时从机载激光点云和光学影像中提取沙脊线信息,然后利用顾及加权策略的基于透视投影变换的迭代最近点匹配算法对沙脊线进行匹配,克服了不同名沙脊线的干扰,最终实现了沙漠地区机载激光点云与光学影像的有效配准。(3)研究配准之后的沙漠地区机载激光点云与光学影像融合的应用。配准之后的激光点云和光学影像数据便处于同一坐标系下,使得融合两种数据源,利用它们的互补优势成为可能,融合之后的数据提供了对沙漠地形、生态等进行估计的数据支持。本文通过融合机载激光点云和光学影像对沙漠地物进行分类,并结合几何信息和光谱信息估计沙漠灌木的生长状态。融合分类的精度相比于仅利用机载激光点云进行分类的精度大大提高,从而验证了数据融合以及配准的重要意义。