在全球测绘的背景下，研究卫星影像在无地面控制点(简称无控)条件下的高精度定位不仅可有效提高作业效率、节省大量人力物力，在战时、应急等服务保障中更是具有极大的实用价值和现实意义。近年来，各种高分辨率、高精度的全球DEM陆续公开发布，这些数据可作为改善卫星影像无控定位精度很好的辅助数据。本文围绕公开DEM辅助国产卫星影像无控定位技术进行研究，提出了基于公开DEM的国产卫星影像无控定位的一整套理论与方法。主要研究内容和创新点如下：

(1) 总结梳理了各种高分辨率全球公开DEM的基本信息、特点及其发展完善过程，并采用定性分析法、跑道法和高差法等对其质量和精度进行了分析。结果表明SRTM DEM和AW3D30 DSM无明显的噪声和粗差，可较好地表达各种地形，且AW3D30 DSM具有更丰富的细节信息；ASTER GDEM存在较明显的颗粒效应，故在地形起伏较小的地区难以很好地表达地形。

(2) 针对公开DEM辅助卫星影像定位的问题，提出一种基于DEM匹配的立体影像高效稳健无控定位方法。首先从影像中提取待匹配DEM；然后将其与公开DEM进行匹配，匹配时根据参与匹配的DEM的分辨率自适应选择对应点确定策略，以保证计算效率，并将截尾最小二乘估计引入最小高差法克服DEM局部变形、粗差等造成的不利影响；最后求解影像的定位误差补偿参数。试验验证了该方法能对公开DEM的整体高精度特性和丰富信息加以充分利用，具有较好的稳健性和较高的计算效率。

(3) 为充分补偿影像定位参数中的误差，同时克服落水区域对DEM提取的不利影响，提出了一种公开DEM多级约束的立体影像无控定位方法。该方法将公开DEM加以充分利用：既作为DEM匹配的基准；还用于辅助提取待匹配DEM，同时作为高程确定的约束和落水区域标记的参考。此外，也通过自由网平差对多视影像之间的交会条件进行改善。试验表明该方法可对影像定位参数中的相对误差和绝对误差进行充分有效地补偿，对内陆、海岛(礁)等不同区域的影像以及天绘一号、资源三号等不同卫星平台的影像都具有较好的适用性。

(4) 为解决平坦地区影像中的定位误差难以直接通过DEM匹配进行有效补偿的问题，同时改善区域内各立体影像定位精度的不一致，提出一种公开DEM辅助的区域立体影像无控定位方法。该方法首先根据地形起伏程度确定各立体影像的误差补偿策略：对于平坦地区影像，仅利用公开DEM辅助改善高程精度，非平坦地区则通过DEM匹配对平面和高程误差进行充分补偿；然后再利用已进行高精度误差补偿的非平坦地区影像通过精度传递进一步补偿平坦地区影像中的误差；最后进行区域网平差。试验表明通过DEM辅助的高程误差补偿、基于重叠区域的精度传递等处理，能有效提高平坦地区影像的定位精度；区域网平差能有效改善区域内各立体影像精度的一致性；此外，该方法对较大区域的影像数据也具有较好的适用性。

(5) 在理论研究的基础上，设计并开发了公开DEM辅助的国产卫星影像无控定位原型系统。该系统设计人性化，操作简单便捷，具有较高的自动化程度；通过实际部署测试，验证了研究内容的可行性、有效性及系统的可靠性，可较好地应用于实际生产作业和应用中，以改善国产卫星影像的定位精度。