随着航天遥感技术的不断发展,高分辨率对地观测系统逐渐从专用大平台向通用小平台过渡、从单星观测向多星组网融合探测发展、从地面专业处理向星上实时处理迈进,高分辨率卫星遥感影像应用对数据处理的通用性、时效性、及高精度提出了新的要求。论文引入李代数以解决高分辨率卫星遥感影像几何定位面临的问题,重点研究了基于李代数的卫星遥感影像几何定位相关问题,研究成果丰富和拓展了当前卫星遥感影像定位理论和方法,且具有实用性。论文主要工作:1、深入分析高分辨率对地观测系统高精度定位相关理论和技术发展现状,针对经典欧拉角和四元数表征线阵卫星影像姿态,在数据处理中存在的问题,提出将李代数应用于高分辨率卫星遥感影像姿态表征,建立基于李代数的几何定位理论与方法体系。2、提出高分辨率卫星遥感影像基于李代数的外方位元素表征与建模、共线条件方程线性化、线性插值外方位元素建模以及线性插值的共线条件方程线性化等基础算法模型和数值计算方法。模拟和实际数据的验证结果表明:李代数姿态插值相较于欧拉角和四元数姿态插值,精度高且插值结果完整平滑;三者后方交会计算精度一致,但李代数计算效率提升明显;从而验证了用李代数表征航天线阵摄影测量外方位姿态的可行性。3、提出基于李代数姿态表征的遥感影像严格成像模型,给出线阵卫星任意扫描行影像李代数姿态的插值方法;建立李代数姿态表征下对地直接定位时,地面目标与卫星影像之间成像几何关系;构建基于李代数的单幅影像定位、立体影像定位、多条带影像定位模型。利用天绘一号卫星位于平原、丘陵和高山地三种地形数据对李代数立体几何定位进行了精度验证,结果表明:相较于经典欧拉角表征,李代数立体定位精度更高、稳定性更好,且实用性较强。4、提出基于李代数的高分辨率卫星影像无控区域网平差模型和方法,建立了李代数姿态表征的EFP法和轨道分段多项式拟合法的区域网平差模型。通过天绘一号01星和03星位于我国西南地区的实际数据验证,结果表明:相较于经典欧拉角表征,基于李代数的区域网平差在系统误差探测上更灵敏,且在两种平差模型下都能实现定位精度提升,效率提升较为明显。5、提出基于HEIV模型的RPC参数求解方法。该方法针对RPC参数估计问题中设计矩阵元素含不等精度噪声和常规平差方法含有系统偏差难题,平差准则采用马氏距离最小,平差方法采用总体最小二乘,建立了新的RPC参数求解模型。天绘一号卫星位于不同区域的三种典型地形实际数据验证表明:该方法相较于现有的直接最小二乘法、L曲线岭估计最小二乘法及截断SVD估计法在影像纠正精度上优势明显,能显著提高RPC参数估计精度。6、提出基于卫星影像数据和RPC参数反求卫星成像时刻内方位元素、轨道、姿态等严格成像模型参数的方法。该方法可在不需要初始值情况下,利用卫星影像和RPC参数解算得到卫星影像区域相应的成像时刻内外方位元素,实现有理函数模型反求严格成像模型,打通了严格成像模型和有理函数模型相互转化关键环节。天绘一号01星多景数据反求实验表明:该方法具有良好的实用性,外方位线元素最大残差0.96米、角元素最大残差0.95角秒,内方位残差最大0.42像素,为实现有理函数模型的长条带平差、少控/无控高精度定位、多传感器联合处理提供了新途径。