空间遥感系统以卫星和无人机等飞行器作为运载平台抵近遥感目标和地面基站,通过搭载的多种传感和数传设备,完成数据的采集与传输。近年来,随着遥感卫星和无人机的数目增加,空间遥感系统中的异构节点能够以协作的方式构成空间遥感网络,扩展系统的观测和通信时空覆盖范围。但由于网络中节点类型多样且持续运动,传感设备覆盖范围与机动调整能力差异较大,节点间传输链路和端到端的传输路径稳定性不足,导致网络资源难以得到有效利用,协作化观测和网络化传输难以实施,系统响应时延较大的问题依然存在。因此,面向未来海量数据和高时敏需求的遥感任务,数据快速采集与高效传输技术研究迫在眉睫。本文以减小空间遥感响应时延为目标,围绕着空间遥感网络的拓扑建模分析和数据采集传输策略等问题,通过拓展时间和空间维度描述动态时变拓扑结构,建立面向空间遥感网络的混合离散时变图模型,实现网络资源与模型中边权值的映射。基于提出的时变图模型,设计卫星和无人机协同的数据采集优化方案,分别提出卫星遥感数据传输时延优化策略和时延约束的无人机遥感数据传输能量消耗优化策略,解决空间遥感数据采集与传输时延大、系统响应不及时的难题。具体开展以下几个方面研究:构建面向空间遥感网络的混合离散时变图模型。针对网络平台类型多样、持续运动导致拓扑结构复杂且时变动态的问题,结合数据采集和传输流程,提出面向空间遥感网络的时变图理论模型。分析对比网络中不同节点的运动特性,通过拓扑构建和拓扑映射,设计包含更新离散图与预测离散图的混合离散时变图模型,通过动态时间量化实现拓扑精确刻画,并减小模型中点和边的数目,可为后续性能分析与优化提供基础。提出面向空间遥感系统的数据协同采集方案。针对运载平台运行轨迹固定、搭载设备观测覆盖范围有限导致遥感数据采集时延大的问题,根据卫星和无人机成像的特点,将目标区域分割为多个子任务,分别设计观测次数约束的遥感卫星侧摆角优化覆盖策略和遥感无人机观测覆盖时间优化航迹规划算法,实现异构平台观测资源的协同利用,保障观测质量并减小数据采集过程的时延,为传输过程优化提供网络拓扑结构和数据业务模型。设计基于更新离散图的卫星遥感数据传输策略。针对卫星遥感网络拓扑动态、时空范围大导致端到端传输路径缺失、数据回传时延大的问题,结合容迟/容断网络协议体系,分析多线程场景下数据包传输过程,提出存储-传输-时延-设备多约束的链路和网络传输容量分析方法。面向单任务和多任务的遥感数据传输需求,建立以最小任务时延为目标的约束优化问题,通过流量分配减小数据传输过程的时延,实现卫星遥感数据及时回传。设计基于预测离散图无人机遥感数据传输策略。针对无人机遥感网络节点动态、能量受限导致点对点链路不稳定、数据回传时延与能量消耗难以均衡的问题,结合遥感无人机的观测规划,通过贪婪策略设计中继无人机飞行航迹,减小数据在遥感无人机节点存储时间。基于高斯马尔可夫运动过程,提出无人机间链路的连接特性模型。对执行遥感任务无人机能量消耗进行分析,建立时延约束的最小能量消耗数据传输的约束优化问题,通过流量均衡保障无人机遥感数据回传的时效性,减小系统能量消耗。