随着星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)的不断发展,对星载SAR图像的应用研究也越来越深入。合成孔径雷达因其全天时全天候的观测特点,SAR图像应用领域广泛。应用SAR图像进行各种监测和分析统计,以及将SAR图像与光学图像、地理信息系统进行融合、配准时,都需要精确地知道SAR图像的空间位置信息。但由于雷达侧视照射以及地形起伏的影响,SAR图像存在一定的几何畸变。因而,在SAR图像应用之前,首先必须对SAR图像进行几何校正处理,以消除图像中存在的各种几何变形,最终得到与实际地理位置相符合的图像。随着轨道控制精度、测量精度的提高,如何有效抑制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图像的几何质量,成为目前高分辨率星载SAR图像处理的关键问题之一。本文从基于场景特征的几何校正模型的选择、几何校正模型的改进、不同格网间距先验DEM对几何校正的影响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:第二章研究了四种常用星载SAR图像几何校正模型,分析比较了各模型的精度和效率,并利用多幅星载SAR图像完成了实验验证,并针对星载SAR图像的场景特征和用户需求,提出了模型优选决策方案。第三章研究了基于高程改进的多项式几何精校正模型和基于RPC模型的大场景星载SAR图像几何校正方法。首先研究了多项式模型的几何校正方法,结合实验分析了高程对星载SAR图像几何校正在方位向和距离向定位精度的影响,然后从高程与定位误差的关联性出发,建立了基于高程改进的多项式模型。实验表明,新模型在地形起伏地区的定位精度有显著提高。针对在大场景星载SAR图像几何校正中全场景应用RPC模型时精度较低的问题,提出了采用分块校正的方法,并探讨了子块大小对定位精度的影响,提出了子块划分策略,实验表明采用分块RPC方法能够有效提高定位精度。第四章重点研究了不同格网间距先验DEM对SAR图像几何校正的影响。实现了基于DEM的星载SAR图像模拟以及基于模拟图像校正系统误差的校正方法,并利用仿真数据和TerraSAR-X卫星实测数据分析了不同格网间距先验DEM对SAR图像几何校正的影响。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。