随着航空航天及遥感探测技术的突飞猛进,包括高分辨率空间对地观测和卫星定位系统在内的各类空间系统的应用让人类生活与太空的联系日益紧密。空间态势图作为对当前空天地环境、空间目标的分布与运行状况等遥感探测信息的综合描述与表达显示,是空间感知能力的重要体现,是为各类空间活动的开展提供基础信息保障的重要形式。本文研究围绕空间态势图原理及构建技术展开,重点对空间态势可视化表达技术进行研究,主要工作及创新点:1.以空天地一体化对地观测并构建多维数字化战场环境为研究背景,阐明了遥感探测信息的保障和应用范围必然由地面向整个空间(太空)拓展这一发展趋势,针对空间活动对空天地一体化态势信息保障的需求,明确了空间态势图的概念。2.以通用作战态势图理论为基础,对空间态势图的内涵进行了解析,提出了空间态势图应当具备的基本功能和构成要素,建立了空间态势图构建的基本流程。针对空间态势数据存储和共享的需求,提出并实现了使用UML和XML相结合的方法完成空间态势数据建模的技术路线。3.针对空间态势数据的时空特征,提出了面向对象的统一时空几何建模方法,实现了对空间态势数据的抽象、组织和管理,有效提高了空间目标建模的效率。4.基于海量空间目标(包括空间碎片)的实时三维可视化的需求,充分利用图形处理器高精度浮点、并行运算的特点,设计并实现了基于GPU的空间目标实时绘制与显示算法。与纯CPU处理的对比实验表明,当绘制数量目标超过30000个时,速度提高4倍以上,显示效果改善明显。5.提出了三维场景下目标相关与分类分级相结合的视点控制方法,通过增加惯性元素提高了用户体验的真实感,设计并实现了直线和球面两种移动路径控制,满足了不同尺度下视点平稳切换的需求,实现了空间态势图中各类目标灵活、高效和高度真实感的人性化实时浏览。6.结合系列科研任务,设计并构建了空间态势图可视化原型系统——InSpace,全面介绍了其框架体系、模块功能和应用实例,该系统已在实际应用中取得了很好的效益。