高分辨率测绘卫星是国家高分辨率对地观测系统的重要组成部分,发展长期、稳定、自主、连续运行的高分辨率立体测图卫星是我国独立获取全球空间信息能力和自主信息保障能力建设的一项战略任务。我国目前还没有具有在轨立体成像能力的高分辨率测绘卫星,在立体成像传感器及其立体成像技术指标设计等方面基本处于借鉴、模仿国外同类卫星阶段,针对先进立体成像传感器的设计与论证缺乏坚实的基础研究,能够满足优于米级的高分辨率测绘卫星的成像机理研究更需亟待加强。因此,系统深入地研究先进测绘卫星的立体成像方式及其技术指标,对于我国高分辨率测绘卫星的发展及广泛应用体系的建立具有重要意义。本文在深入研究国内外高分辨率测绘卫星立体成像机理的基础上,针对三线阵立体成像的缺陷,提出多条带扫描立体成像方式的设计思想,重点研究星载三条带扫描(three-strips scanner, TSS)立体成像方式,并对TSS高精度几何定位理论和算法进行研究；研究TSS定位精度与卫星测轨定姿精度、平台稳定度之间的定量关系；重点分析卫星姿态对成像质量的影响。研究的主要内容包括：1、星载TSS立体成像方式研究。借鉴国外高分辨率立体测绘卫星的成像机理,根据卫星成像严格物理过程设计TSS立体成像几何模型,设计了TSS前、正、后视传感器CCD阵列,并进行卫星轨道和姿态的模拟；利用已有DEM数据和高分辨率正射影像,根据TSS成像模型和成像指标,模拟生成TSS影像。2、基于卫星系统参数的TSS严格传感器模型的研究。在分析线阵推扫式传感器的成像几何的基础上,构建单线阵推扫式影像的严格成像模型,并将其引入TSS影像的高精度几何定位中,推导基于卫星系统参数的TSS严格传感器模型,并采用不同的误差修正方案对卫星轨道和姿态误差进行改正,以分析各个误差项对影像系统误差的影响程度。通过SPOT-5影像数据和TSS模拟试验,验证了该严格成像模型的正确性和可靠性。3、提出了基于视线向量修正的TSS定位模型。本文将视线向量修正引入TSS影像几何定位中,推导出基于视线向量修正的多像光束法平差模型。通过SPOT-5影像试验验证系统误差的存在,并利用4个控制点对视线向量修正能有效消除系统误差的影响,使目标点达到1.5个像素的总体精度。通过TSS影像模拟试验,证明视线向量修正可以很好地消除TSS卫星轨道和姿态常数项误差、一次项及二次项系统误差的影响,但是无法消除测轨定姿中随机误差对定位精度的影响。4、建立了卫星立体摄影测量的理论误差模型,定量分析了卫星测轨定姿误差、影像匹配误差、焦距误差对定位精度的影响,并对当前典型立体测绘卫星的定位精度进行估算与分析；采用数学模拟仿真方法分析卫星轨道姿态测量误差、平台稳定度以及TSS扫描倾角对TSS定位精度的影响,以对确保TSS立体卫星的测图精度提供参考。5、卫星姿态与成像质量间的定量关系研究。着重研究卫星姿态指向精度、姿态稳定度对影像质量的影响,建立成像质量的定量分析模型,通过理论分析和仿真试验验证卫星姿态对成像质量的影响。