近年来,随着经济的快速发展,城市建设日新月异,城市规模不断增大,地形测绘、建筑三维建模、电力线监测等工作量也随之增大,传统的人工测量方法已不能满足探测需求。无人机载激光雷达技术作为一种新型的非接触式三维测量手段,集激光三维扫描、全球定位和惯性导航于一体,探测系统采用高速激光扫描测量方法,快速有效地实时获取被测区域中各目标的高分辨率三维坐标信息。目前,国内外在无人机载激光雷达系统研究方面获得了丰硕的成果,雷达系统多采用点扫描的方式,这种探测方式激光能量集中、探测距离远,但由于扫描结构相对复杂、导致成本较高。与之相比,基于三角测距法的线扫描激光成像雷达结合无人机进行低空三维成像,具有成本低、精度高、成像速度快等优点。然而,由于受到机械性能等影响,无人机在飞行过程中产生抖动,会引起三维成像结果的弯曲、变形和平移等问题。针对上述问题,本文通过全球定位系统(GPS)和惯性测量单元(IMU)获取无人机载激光线扫描单元的定位和姿态信息,并基于上述信息对无人机载激光线扫描三维成像结果进行矫正。利用搭建的无人机线扫描系统进行了三维成像实验,实验验证了矫正算法的有效性,同时完成了多航线矫正数据的图像拼接,实现了三维场景的重现。论文的主要研究内容如下:首先,介绍了无人机载激光线扫描系统的成像方法,图像矫正的坐标换算原理以及地球定位参数的定义,并在此基础上对无人机载激光线扫描图像矫正及拼接方法进行了分析,建立了多个坐标系统,并完成了三维数据解算。其次,设计了无人机载激光线扫描的系统。首先从硬件组成上对激光测距单元、差分GPS单元、IMU测量单元和无线传输单元等四部分进行了分析与搭建。然后从数据采集和数据处理两方面对软件系统进行了设计。最后利用Geomagic和ENVI LiDAR两种点云处理软件对矫正的三维数据进行了分析处理及显示。最后,利用设计的无人机载激光线扫描系统对不同目标进行了实验研究,分析了点云图像中存在的问题。通过矫正算法,降低了无人机飞行引起的成像误差,验证了矫正算法的有效性。利用矫正数据对多条航线的数据进行了拼接,拼接面积超过2500m~2,实现了横向3.75cm、纵向1cm、距离1.3cm的高分辨率地形的三维场景重现。实验结果验证了无人机载激光线扫描成像系统的优越性,同时证明了基于GPS/IMU图像矫正算法的有效性。