该文着重探讨基于航空立体影像对的人工地物三维提取和重建的理论与方法,并研究开发了一体化立体影像平台.基于此平台,作者对几种典型人工目标的三维提取和重建进行了系统的尝试和深入的探讨,在理论与实践上提出并实现了一系列有实际应用价值的方法和算法.主要内容分五个方面:一体化立体影像平台的建立;三维重建拓扑数据模型的建立;简单房屋半自动提取和三维重建;复杂房屋三维重建;立交桥半自动提取和三维重建,五个部分分别对应该文的第二章到第六章.(1)一体化影像平台的建立;目前的三维重建软件中普遍存在的一个局限性就是数据采集和三维模型重建平台的脱节,人工采集数据、人工建立拓扑关系加上人工编辑的建模思路,使得整个建模过程费时费力,效率低下.该文提出了三维数据获取和重建集成的三维建模策略,并实现了实验平台.(2)三维重建数据模型的建立;地理信息系统中数据模型的目的和作用是用于描述现实世界中的实体和对象,三维空间数据模型是实现三维重建的基础,该部分在系统总结三维数据模型研究现状的基础上,探讨人工地物三维重建数据模型,该部分提出的拓扑数据模型为后续章节的具体重建工作提供了抽象的概要模型设计.(3)简单房屋半自动提取和三维重建;房屋三维模型是数字城市中一类极为重要的数据模型,如何有效的表现房屋模型,使其能够满足三维表现和空间分析的要求是一个亟待解决的问题.不同地域的房屋具有不同的建筑风格,从三维重建的角度,该文首先对房屋进行分类,并对简单房屋和复杂房屋采用不同的提取和重建策略,实现简单型房屋半自动提取和自动三维重建,从而使三维重建的效率得到一定提高.(4)复杂房屋三维重建;复杂房屋的三维重建目前完全依赖人工操作来完成,其难度和工作量之巨大成为城市建筑物三维建模的"瓶颈"所在.(5)立交桥三维提取与重建;立交桥作为三维重建的重要研究对象,长期以来一直依赖CAD技术来重建其三维模型,基于影像的立交桥三维重建的理论和方法研究仍然是个空白.该文提出了基于大比例尺航空立体像对重建三维立交桥模型的方法,是实现对数字城市中一类复杂建筑物基于影像三维建模的有益尝试,该文在对立交三维建模整体流程进行介绍后,提出了基于拓扑的立交桥三维重建数据模型,并同CAD领域的立交桥重建模型和方法进行了比较.