近年来我国社会、经济平稳快速发展，对基础地理信息的现势性和精度需求不断提高。SAR（Synthetic Aperture Radar，合成孔径雷达）图像定位与三维信息提取是获取基础地理信息的重要技术途径之一，具有全天时、全天候、高精度等突出优势。但在SAR图像定位与三维信息提取中仍存在诸多技术难题。为了提高我国SAR图像的定位精度和三维信息提取能力，本文重点对立体SAR图像定位、单幅SAR图像无控制定位、多基线/MIMO（MultipleInput Multiple Output，多输入多输出）InSAR（Interferometric Synthetic Aperture Radar，干涉合成孔径雷达）图像定位与三维信息提取、SAR图像匹配等问题进行研究，采用高分辨率机载SAR图像进行了大量实验。论文完成的主要工作和创新点有：1．全面梳理了SAR图像定位与三维信息提取技术的研究现状，剖析了制约SAR图像三维信息提取实用化的主要问题，结合对SAR图像几何特性与辐射特性的分析，辨析了相干斑与噪声、图像分辨率与像元采样间隔等易混淆的概念，论述了SAR图像几何构像模型，介绍了立体SAR图像定位、单幅SAR图像定位、干涉SAR图像定位与三维信息提取的基本原理。2．针对高分辨率机载斜侧视立体SAR图像，设计了标定近距延迟和多普勒频移参数的R-D（Range-Doppler，距离-多普勒）模型高精度定位方案，克服了定向参数求解难题，实现了1米量级误差的机载SAR图像立体定位。3．提出了DEM（Digital Elevation Model，数字高程模型）辅助的单幅SAR图像无控制斜侧视定位方案。该方案通过DEM仿真SAR图像，并将仿真SAR图像与实际斜侧视SAR图像进行匹配来提取控制点，采用斜侧视R-D模型计算出定向参数后，在DEM的支持下完成单幅SAR图像的定位。针对仿真SAR图像与实际SAR图像的匹配问题，研究了分别以仿真SAR图像、实际SAR图像作为匹配基准的两种匹配策略，在实验分析基础上，得出了以仿真SAR图像作为匹配基准效果较好的结论。采用高分辨率机载SAR图像，利用SRTM（Shuttle Radar Topography Mission，航天飞机雷达地形测绘任务）DEM或地球模型方程进行了一系列单幅SAR图像定位实验，统计分析了各种单像SAR定位方法的定位误差，验证了所提出方法的有效性。4．提出了差分滤波MIMO InSAR图像定位与三维信息提取方案。利用DEM，完成了直接法和间接法干涉图仿真，并采用仿真的不同基线干涉图进行了单基线InSAR定位与三维信息提取实验，验证了短基线InSAR精度低、可解性强，长基线InSAR精度高、可解性差的特点；设计了差分滤波多基线InSAR定位与三维信息提取方案和中国余数定理多基线InSAR定位与三维信息提取方案，采用仿真数据进行了实验，验证了多基线InSAR高精度、高可解性的优势；提出了差分滤波MIMO InSAR定位与三维信息提取方案，由最低频干涉图开始进行滤波和相位解缠，并依次对较高频干涉图进行差分、滤波和相位解缠处理，从而完成高精度的高程信息反演。采用仿真的MIMO InSAR干涉图进行了干涉处理实验，验证了方案的可行性。5．针对SAR图像间相对几何畸变和辐射畸变较大的问题，提出了利用POS（Positionand Orientation System，定位定姿系统）和SRTM DEM数据进行点位预测的机载SAR图像多视双向自动匹配方法。该方法利用POS和SRTM DEM数据进行点位预测，并采用强度影像或其线特征增强影像，进行机载SAR图像的多视双向自动匹配。采用多种不同分辨率的机载SAR图像进行匹配实验，得到了较好的匹配效果。6．集成了立体SAR图像定位、单幅SAR图像定位、干涉SAR图像定位与三维信息提取、SAR图像匹配等研究成果，构建了SAR图像定位与三维信息提取试验软件系统，采用中国测绘科学研究院获取的机载SAR图像和仿真SAR图像进行了大量定位、三维信息提取和匹配实验，验证了论文研究成果的正确性和有效性。在SAR图像高精度定位与三维信息提取方面取得的研究成果，将提高我国SAR图像的定位精度，促进我国SAR图像三维信息提取技术的发展和SAR技术在地形测绘中的应用。