本发明提供一种基于卡尔曼滤波模型的三线阵影像POS辅助对地定位方法，包括建立局部坐标系作为统一的基准坐标系，将导航数据信息转换到基准坐标系中；将飞行获取的所用影像纠正到平均地面高的平面，形成中间影像，开展影像匹配提取影像连接点；根据外业测量获取的地面控制点信息，指定控制点影像位置；建立卡尔曼平差模型，根据POS系统获取的参数，建立运动方程；基于三线阵相机连续获取影像的过程符合动力学原理，根据运动方程，进行三线阵相机卡尔曼滤波的平差迭代求解计算，得到误差校正后的位置姿态数据。本发明可以更快速、更准确地求解影像的定位参数，采用本方法可实现稀少控制点下的高精度定位，有效填补国产三线阵相机高精度数据处理空白。