资源三号卫星(ZY-3)是我国第一颗民用高分辨率三线阵立体测绘卫星,该卫星装配了前正后三台全色相机和一台多光谱相机。资源三号卫星的成功发射,使我国快速制作获取全国1：5万大比例尺地形图成为可能,而且还可以长期连续地开展对1：2.5万和更大比例尺地形图的修测更新。资源三号卫星在发射前,对传感器进行了一系列严格的实验室标定工作,为地面立体影像处理提供了基础的几何参数信息。卫星在发射过程中,受到冲力及各种扰动力的影响会引起传感器参数发生变化；卫星入轨后,还会受到微重力状态以及环境和温度等变化的影响,也会使得传感器参数出现变化。这些种种因素导致实验室标定参数发生变化,不再适用于后续的卫星数据处理。因此,必须对传感器参数进行在轨几何定标,重新构建正确的物像关系,确保资源三号卫星(ZY-3)实现高精度立体测图和几何定位的目标。本文针对资源三号卫星三线阵传感器的结构和成像特点,深入研究三线阵在轨标定理论和算法。主要研究内容包括以下几个方面：1)三线阵传感器的成像和结构特性分析研究前正后视传感器中CCD阵列的拼接结构特性,每个CCD单片间的相对空间结构和三线阵传感器之间的相对位置关系,结合实验室标定的传感器主距、像主点和初始CCD变形情况为研究三线阵卫星在轨标定的算法和构建系统误差模型提供了理论基础和参考依据,同时也为在轨标定的附加参数自检校区域网平差提供初始值,确保检校参数解算的精度和稳定性。2)资源三号卫星三线阵传感器的严格成像模型构建卫星传感器严格模型的构建是在轨几何标定的基础,将影像像点坐标与对应地面点坐标相互联系起来。资源三号高分辨率卫星的本体坐标系是以整星基准为基础建立各个部件与其相对应的空间位置关系。结合卫星系统的结构数据,卫星相机分系统数据和卫星的实验室标定数据,建立星敏感器与卫星整星基准的结构关系,双频GPS与卫星整星基准的结构关系,前视、正视和后视相机间的结构关系,以及前正后视相机与卫星整星基准的结构关系。通过这些结构关系分别建立全色相机前视、正视和后视的严格成像模型。3)逐点带权多项式姿轨模型的提出与研究分析资源三号卫星的姿态和轨道数据,研究短时间和长时间内姿轨变化的情况和稳定性,提出逐点带权多项式姿轨模型。使用资源三号卫星的姿态和轨道数据对逐点带权多项式模型(PWPM)、一般多项式模型(LPM)、分段多项式模型(PPM)和拉格朗日定向片(OIM)等姿轨模型进行拟合精度比较与分析。分析给出逐点带权多项式姿轨模型的两种拟合形式,同时推导了这两种拟合形式在卫星在轨几何标定中的微分方程。这种新的姿轨模型具有更高的内插精度和更好的灵活性,并可以减少平差中外方位元素的相关性,具有较好的适用性。4)资源三号卫星传感器系统误差模型的构建与分析分析资源三号卫星传感器入轨后可能产生系统误差的因素,提出两种内定向系统误差模型,即物理参数模型和基于CCD物理拼接的分段多项式误差模型。物理参数模型中每个参数项都具有对应的物理意义,而基于分段多项式误差模型中的各个参数项没有明确的物理意义,传感器中的物理量都隐式包含于这些未知参数中。通过在轨几何自检校标定的实验研究,发现基于CCD物理拼接分段多项式误差模型在模型结构上能更好地控制系统误差中各个参数之间的相关性,保证未知参数解算结果的正确性和可靠性。分段多项式误差模型能更好地对系统误差进行消除,与物理参数模型相比能达到更高的在轨标定精度。5)基于GCP分区在轨标定方法研究针对线阵CCD推扫成像的特性,研究不同地面控制点的分布对在轨标定的精度影响,提出分区GCP结构的在轨标定方法。这种方法是从地面控制点的分布结构出发,结合资源三号传感器CCD阵列的结构特性,将影像覆盖的区域按照传感器推扫方向划分成多个狭窄的带状区域。分区的宽度大小可根据地面控制点分布结构和密集程度而定,为保证解算精度,狭窄区域内需要有足够数量的地面控制点(GCP)。将利用多条狭窄带状区域中的GCP解算出来的参数结果进行平均化,从而消除了各种不确定偶然因素造成检校参数解算结果的偏差,并提高可靠性。