随着我国首颗民用高分辨率立体测绘卫星工程的开展,我国遥感卫星将迈开从“实验型”到“应用型”转变的重要一步。与国外先进国家相比,我国卫星在几何精度、图像质量方面的技术水平差距较大。能否对影响卫星几何精度、图像质量的因素进行定量分析是卫星技术发展能力的重要体现。卫星遥感成像仿真技术作为卫星成像质量评价的主要手段,是卫星工程建设的重要内容之一。本文在吸收国内外现有卫星成像仿真技术的基础上,针对TDI CCD遥感相机的成像特点、技术指标及成像环境,提出了适合TDI CCD遥感相机的成像仿真方法。对输入模型建模、信号辐射传输与成像机理、相关领域技术方法及仿真核心算法进行了详细的研究。提出了适合国产TDI CCD测绘遥感相机的成像仿真方法。并利用建立的仿真算法对影响遥感影像几何分辨能力、几何精度及定向模型精度的因素作了初步研究。论文的主要贡献和创新论点如下：1.从理论上分析总结了遥感TDI CCD相机辐射传输和成像机理。从物理原理层面对遥感相机的成像过程做了诠释。为遥感相机成像仿真算法的设计奠定了基础。对建立地面数字模型的相关问题提出了自己的观点。总结了仿真链路中关键子模型的建模精度及影响因素。2.在总结并分析现有光线追踪算法的基础上,提出了适合遥感TDI CCD相机成像仿真的蒙特卡罗光线追踪实施方法。该方法以主光线传输的过程为主线,将遥感相机的光学系统畸变、CCD安装几何误差、卫星平台运动、大气折光、光源遮挡、观测遮挡、地物反射的波谱特征和方向谱特征等遥感成像中的一系列复杂特性有序的联系起来。获取了某一成像瞬间(静态)多级CCD光敏面构成的成像面上的“连续”(相对于CCD尺寸决定的空间频率)能量分布。3.根据TDI CCD遥感相机的成像特性,在光线追踪算法的基础上提出了TDICCD光学遥感相机的动态积分成像仿真模型。将光学系统MTF退化的根源即光学系统的点扩散函数与CCD的矩形滤波点扩散函数结合起来,构建两者的等效滤波函数—静态点扩散函数。可以一次滤波求得CCD光敏面内部的平均能量,用平均入瞳辐亮度来表示。提出了多级动态积分过程中实验室测试意义上的均匀入瞳辐亮度(只是针对某一列CCD而言是均匀的)的获取方法。在此基础上,提出了遥感TDI CCD相机的辐射响应模拟方法。包括总体响应的模拟,辐射分辨率的模拟,CCD响应不一致性模拟,相机系统噪声模拟等。4.在总结当前光线追踪中的高维空间抽样方法的基础上,实现了适合光学遥感成像仿真的高维空间抽样算法。该算法以TDI CCD二维像面、光线对应时间、成像波谱段、目标光束立体角等光线和能量分布空间作为主要抽样区域。根据输入数字信号的分辨率、地形起伏等预估基础采样密度,避免出现信号遗漏。以Jitter采样为基本采样策略。根据相机的辐射分辨特性和基础采样点能量的差异性决定是否加大采样密度。用尽量少的光线得到较高的模拟精度。5.分析并总结了遥感TDI CCD相机MTF的根源,也就是各个阶段的点扩散函数。对各个阶段点扩散函数的机理进行了详细的论述。概括了成像各阶段MTF的计算方法。在遥感相机的SNR分析中,不仅考虑了CCD及电路的典型噪声类型及分布,还提出了广义SNR的观点,将大气透过率和光学系统透过率造成的辐射衰减、大气霾光和电路暗信号造成的信号总体抬升、光学系统的杂散辐射、辐射分辨率及CCD响应不一致性等因素都作为成像链路中“噪声”来考虑。提出了遥感相机MTF和SNR综合响应的模拟流程。在此基础上通过仿真实验分析了成像链路中MTF和SNR对遥感影像分辨率的影响。6.动态成像和多级积分是影响TDI CCD相机成像几何质量的关键因素。本文总结了TDI CCD相机的动态成像组成因素,建立了各自的数学模型,提出了TDI CCD相机动态仿真的模拟流程。通过仿真实验研究了影响三线阵TDI CCD相机成像模型精度的因素,通过设置靶标获取高质量的控制点。在此基础上,研究了“严密”成像模型的描述方法和精度影响因素,有理函数模型的精度影响因素及准核线模型的精度影响因素；综上所述,本文以研究三线阵TDI CCD遥感相机成像仿真方法为目的,重点对成像仿真中的关键技术进行了研究。包括遥感信号辐射传输与成像机理；地面数字信号场建模；数值积分算法估算相机入瞳辐亮度；MTF、SNR的建模及仿真算法；动态成像因素的组成、建模及仿真算法；用仿真影像研究影响定向模型精度、几何精度及分辨能力的因素等。通过总结现有研究中处理相关问题的思路、方法,并结合具体研究问题,提出适合遥感TDI CCD相机计算机仿真的算法及流程。通过仿真实验研究了相机MTF、平台运动等关键因素对影像分辨能力和几何精度的影响,为正确评价相机成像能力奠定了基础。