地面预处理的主要目的是解决由卫星成像、数据传输等过程所引起的图像失真，以获得能够真实表现地物和满足遥感应用需求的数据产品。本论文注意到了成像过程诸多因素对最终成像质量的影响，对北京一号小卫星地面预处理提出了星地一体化的分析和研究思路，从卫星的载荷设计、成像特性和处理流程对预处理中关键的技术问题探讨其来源及表现特征，并提出了针对性的解决方案。虽然本文对于预处理中关键技术问题所提出的解决方案主要基于图像处理，但是文中对于问题的分析和探讨也能为星上的硬件设计提供参考和指导。论文所研究的主要问题包括北京一号小卫星的噪声和压缩、全色数据中的抖动以及星上相机的曝光量调整等，具体的研究内容及取得的成果包括以下几个部分：　　 (1)综合现有方法的特点和优势，根据相对辐射校正流程化生产的需求提出矩匹配法和小波法相结合的改进条带噪声去除方法。通过参考小波法的结果改进矩匹配法中各CCD获取图像不均匀性的影响，获得能更好反映CCD响应特性辐射校正系数，获得更好的条带噪声去除效果。　　 (2)对北京一号小卫星地面辐射校正中涉及的噪声和压缩问题进行了一体化的分析，重点对其中影响较大的因素——星上压缩进行了讨论，结合卫星影像质量分析中常用的噪声分析和MTF分析对星上压缩及辐射校正对卫星数据质量评价的影响进行了分析。　　 (3)指出条带噪声对星上压缩存在着很大的影响。条带噪声为高频信息，进行数据压缩时，条带噪声会耗费额外的数据量，降低压缩比和保真度。试验证明，对含条带噪声图像进行压缩时，若能预先去除条带噪声可以极大地改善压缩的效果和能力。然而由于星上能源和处理能力的限制，对于条带噪声的处理一般在星下进行，条带噪声对星上压缩的影响不可避免。目前所探讨的图像压缩算法其提出和验证都基于不含条带噪声的摄影图像和经过处理的卫星影像产品，因而，将这些算法用于星上压缩时，必须针对条带噪声进行进一步改进。本文对于含有常见奇偶噪声的图像和目前较常用的JPEG压缩提出了对图像奇数列和偶数列分别进行压缩的策略，以避免奇偶噪声的影响。本文提出的方法对于星上硬件压缩可以很方便地实现。该方法应用于图像的结果也表明，相较于直接JPEG压缩，这种方法可以获得更好的效果。　　 (4)针对北京一号小卫星全色图像中的抖动问题，通过平台振动对成像的影响分析探讨了北京一号小卫星抖动的规律，提出了基于行相似性测度的抖动去除方法，利用数据相邻行的相似性进行行偏移的检测，并进行抖动的恢复。该方法能够对抖动进行快速高效的检测和处理。　　 (5)对星载相机曝光量及其影响因素进行分析，确定在成像过程中对入瞳能量影响最大的因子为太阳高度角和成像物体的地表反射率，指出北京一号小卫星原有的针对太阳高度角进行曝光补偿的方法可以更有效的利用相机的动态范围。针对太阳高度角进行曝光量调整时，以最亮的地物——雪为基准来确定曝光时间，使得雪的亮度在动态范围的高端，并以此为基准确定其它地物的DN水平，然而在成像过程中，大多数的成像轨很少或者基本不包含占据高端的地物类型，获取图像的DN值仍然集中在很小的值域范围内，图像对比度不高。本文在以上讨论的基础上进一步提出了综合利用地物类型和太阳高度角进行曝光量调整的方法，基于成像模拟和图像统计对不同地物的曝光参数设置进行了分析，形成不同地物的曝光参数查找表，并利用北京一号小卫星进行了试验验证。试验结果表明，对卫星进行合适的曝光参数设置可以对地表信息得到更细致的量化结果，能有效提高数据质量和后续应用的精度。　　 通过本文的研究，理清了卫星遥感从传感成像、下传、处理到应用整个流程中的技术环节，有针对性的解决了其中的关键技术问题，并对小卫星数据及卫星性能进行了全面的评估。通过本论文的研究，能进一步提升北京一号小卫星数据产品的质量，为“北京一号”数据应用提供更好的支撑，同时，对于北京一号小卫星的后续星如SJ-9、BJ-2的发展也提供了借鉴知识和经验。