无人机航测因其灵活性、机动性、低成本、易操作等优势，自诞生以来，得到了迅速发展和广泛认可，逐步取代传统大型有人机航测，演变成为航测的主要实施方式。无人机光束法空三平差作为无人机航测流程的重要组成部分，技术难点较多，且对无人机航测成果影响颇重。本文着重研究了光束法空三平差中大规模稀疏矩阵的处理和平差稳定性的增强，并提出了大规模稀疏矩阵分块存储运算的处理方法，通过剔除导致方程病态的部分待定点数据以保证光束法空三平差的稳定性。无人机大数据量导致光束法空三平差中出现大规模稀疏矩阵，以目前计算机硬件条件，常规方法无法完成存储运算。针对光束法空三平差方程系数矩阵的独有特点，设计了一套稀疏矩阵内存管理方法和相应的矩阵算法，在只对非零元素进行存储和运算的前提下完成光束法空三平差，有效节省了计算机内存的使用，实现了在有限计算机内存资源条件下完成光束法空三平差大规模稀疏矩阵的存储和运算。无人机因数据质量不佳导致光束法空三平差中出现病态矩阵和病态方程，影响了平差的稳定性。深入研究了病态矩阵出现的原因，通过剔除部分导致病态的待定点数据，有效避免了病态矩阵的出现。对于病态方程的解算，对比了多种方法的解算效果，最终选择使用共轭梯度法完成病态方程的解算。此外提出了在连续像对相对定向之后和光束法空三平差之前通过剔除误匹配点和粗差点改善无人机空三解算精度的方法。开发了无人机空中三角测量程序，并在程序中对上述方法作出实现。实验中使用该程序对无人机航测数据进行处理，证明了本文所提大规模稀疏矩阵分块存储运算的可行性和有效性；致使矩阵病态的待定点的剔除，提高了求解改化法方程式系数矩阵的准确性，增强了光束法空三平差的稳定性；采用共轭梯度法对病态改化法方程式的解算，得到了令人满意且符合精度要求的解算结果，与其他方法相比，体现了该方法解算病态方程的稳定性优势，同时也保证了光束法空三平差的稳定性。对比了是否按本文所提方法对空三精度加以改善的解算结果，证明了该方法对空三精度改善的有效性。最后提出了研究如何提高无人机光束法空三点位高程精度的想法，及将本文所提方法与无人机前沿技术相结合的展望。