二十世纪五十年代,美国人威利(Carl Wiley)提出借助频率分析法提高雷达的角分辨率,随后美国伊利诺伊大学证实并形成了合成孔径原理及合成孔径雷达的雏形。合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)自主发射电磁波,并接收来自物体反射、散射的回波,因此可以在任何天气环境、任何时间对地成像观测。然而,雷达侧视照射以及地形起伏不定导致图像出现透视收缩(foreshortening)、叠掩(layover)、阴影(shadow)等几何畸变。在测量技术相对落后的早期,近似假设引起的定位误差及精度损失是能够接受的。轨道精度、测量准确性得到提高以后,如何有效抑制卫星轨道测量误差、雷达系统误差以及地形起伏等因素对SAR图像几何特性的影响,提高SAR影像的几何质量,成为目前高分辨率星载SAR图像处理的关键问题之一。本文从基于正射影像图的控制点提取、高精度的控制点几何精校正模型建立、DEM辅助的SAR影像地形畸变校正等方面展开了理论与实验研究。本论文完成的工作和创新点主要有:第二章研究了基于正射影像图的星载SAR图像控制点提取技术,将尺度不变特征变换(Scale Invariant Feature Transform,SIFT)算法应用于正射影像图与SAR图像的精确配准,提出了一种基于尺度因子异常检测的误匹配点剔除方法,利用雷达和光学的正射影像图验证了控制点提取方法的有效性。第三章研究了控制点支持的SAR图像几何校正方法。首先研究了仿射变换的几何校正方法,结合仿真实验分析了仿射变换模型参数物理意义不明确、定位精度不高的局限,然后从SAR图像定位原理及其误差传递模型出发,建立了基于系统误差估计的控制点几何校正模型,并对模型参数进行了约简化处理。仿真实验表明,新模型具有物理意义明确、定位精度更高的优势。第四章对DEM辅助的SAR影像几何校正方法进行了研究。分析了高程起伏对SAR图像定位的影响,在此基础上,研究了DEM辅助的SAR图像几何校正方法以及DEM模拟SAR影像的系统误差校正方法,并利用仿真数据和TerraSAR-X卫星实测数据验证了方法的有效性。第五章为结论与展望,对本论文的主要工作进行总结,并结合目前的研究和工程实际应用的需求展望了下一步的工作。