高分辨率卫星影像已成为获取地理空间信息的重要手段之一。影像的高精度几何定位是高分辨率卫星影像得以广泛应用的重要前提。

目前“立体影像—地面控制点—空三”是航空摄影测量非常成熟的几何定位处理过程，该理论也能够解决测绘资源卫星的几何定位问题，不同卫星传感器、不同时间，甚至是不同时间实施相同的遥感任务，周而复始重复这个作业模式，然而每次生产结束后的空三成果都没有被有效利用，造成资源浪费，而且重复观测是遥感技术的基本特性，尽管在动态监测、变化发现等方面得到了应用，在测绘资源卫星的几何定位处理方面基本没有应用。

论文提出了空三定位网(spatial triangulated network, STN)的概念，有效管理空三成果，并顾及卫星重复观测特性，充分利用空三定位网提供不同视线方向影像来增加多余观测并提高基高比，与新获取影像进行联合区域网平差实现无或稀少控制下影像高精度几何定位，再依据更新原则对空三定位网进行更新，为影像几何定位提供另一有效途径。论文主要研究内容与结论包括：

(1)  空三定位网概述。空三定位网存储外部控制点及均匀分布区域的连接点的地面三维坐标及协方差矩阵、影像定向参数及辅助信息，其中点位及相关信息存储在文件中，协方差矩阵及影像相关信息存储在XML文档；可以根据影像编号进行点位检索，根据影像覆盖范围进行影像检索；空三定位网先从区域级尺度建立，逐步扩展到国家级乃至全球，对新影像每进行一次定位，根据更新准则判断是否将其纳入网中，确保空三定位网中影像具有最优分辨率与定位精度。

(2)  研究了基于严格成像模型的空三定位网影像几何定位相关技术。采用三次样条函数进行姿态轨道内插，并将系统误差描述为时间的二次多项式，附加在严格成像模型中，将定向参数作为虚拟观测值引入误差方程克服相关性问题，构建总误差方程与随机模型，进行区域网概算与区域网平差，并进行精度评定；建立了空三定位网前方交会模型。

(3) 研究了基于有理函数模型(rational function model, RFM)的空三定位网影像几何定位相关技术。将系统误差描述为像点的仿射变换形式，附加在RFM中，构建误差方程与随机模型，进行区域网平差解算与精度评定；推导出利用空三定位网进行前方交会的数学模型。

(4)  利用不同构像模型对SPOT-5、ALOS、资源三号(ZY3)影像分别进行试验，结果表明，利用空三定位网进行前方交会试验由于增加了多余观测与基高比，与常规前方交会结果相比，精度有所提高，甚至可以达到常规控制点辅助下的定位精度，起到代替控制点的作用；在控制点辅助下利用空三定位网进行区域网平差精度与常规区域网平差精度相当，说明空三定位网可以为影像区域网平差提供数据源；利用空三定位网也可以实现单景影像直接定位，为单片制图提供了另一有效途径。

(5)  研究了空三定位网更新机制。建立了空三定位网中点位和影像选取原则，确保影像能覆盖整个区域，并且具有不同视角、最优分辨率与定位精度以及良好现势性与图像质量；确保点位均匀分布于区域，而且具有纹理清晰、特征明显、稳定不变的特性。采用两阶段线性均方差估计的分步平差方法对超大规模空三定位网进行解算及点位更新，第1步解算的结果作为第2步解算的先验信息，以SPOT-5数据为例，结果表明分步平差可以达到与整体平差相当的精度，并且耗时较少，可以提高计算效率。