高精度复杂光学反射镜是高分辨率空间对地光学遥感系统的核心元件，其制造精度和加工能力是制约高分光学系统研制的瓶颈之一。现有加工技术在反射镜表面残留的加工误差会影响高分系统的频率响应及信噪比等光学系统性能，进而影响系统成像质量。新型高分辨率系统对反射镜制造提出了更高要求，传统面形质量评价方法已无法满足先进面形质量约束需求。因此，进一步研究超高精度光学元件的面形误差表征方法，探索衍射极限约束条件下光学表面频段误差对系统成像质量的影响，对提升高分辨率空间对地光学遥感系统的成像质量具有重要研究意义。光学表面频段误差会对所成图像的清晰度、锐度和对比度等参数带来影响，不同频段误差对系统性能影响各异。因此对光学表面全频段误差的幅值、频谱、分布形式等提出明确控制指标，实现其一致收敛是高分辨率成像系统制造的必然要求。本文根据频段误差对光学系统性能的影响特征，对全频段误差进行划分，通过光学系统成像仿真研究，揭示光学表面低、中、高频误差对光学系统成像质量的影响规律，从而确定光学加工过程中各频段允差。并结合现代光学加工技术特征，建立光学表面全频段误差评价体系，一方面为加工提供指导，另一方面为光学设计和系统性能预估提供参考。针对上述问题开展了本论文的研究工作，论文的主要内容包括以下四部分：1、研究了光学表面全频段误差划分方法光学表面误差包含了中低频误差的分布、中高频误差的统计学信息等内容，最终通过对系统波像差和系统杂散光的影响体现在光学系统的成像质量上。根据成像光学系统镜面空间频段误差的表面周期长度，建立全频段误差表征模型，将频段误差分为三个部分；2、研究光学表面各频段误差对光学系统性能参数的影响为了研究光学表面制造残差对成像系统性能的影响，提出了基于光学系统出瞳位相差的空间频段误差划分方法，推导出了统计意义下的中频误差对光学传递函数的影响函数解析式，确定了MTF受中频误差影响的特征分辨率。对比低频误差与中频误差影响的区别，中频误差导致系统调制传递函数从低分辨率处开始迅速下降，并根据中频影响函数解析式得到中频误差导致调制传递函数曲率突变特征分辨率；3、研究了光学系统性能参数对成像质量的影响将实际制造参数代入光学系统设计中，根据实际制造结果，仿真分析了系统性能与制造误差间的关系。研究了光学系统各性能参数对图像质量参数的影响，分别分析了光学加工误差对近衍射限系统成像后图像亮度、对比度、分辨率、锐度的影响下降，从而可能导致光学系统的成像质量下降。通过分析这些因素对光学系统的具体影响，预估了空间光学系统成像质量；4、进行成像实验，验证各频段误差对光学系统成像质量的影响规律在衍射置限有限物距同轴成像系统中通过位相板引入相同幅值不同频率系统波像差，分析各频段误差对图像质量的影响。本论文围绕着光学表面频段误差对系统成像质量开展研究工作，完成了光学表面全频段误差建模和划分方法研究，基于仿真方法研究了全频段误差对系统频率响应和信噪比参数的影响，通过调制系统波像差推导了统计意义下中频误差对系统光学传递函数和点扩散函数的影响，针对衍射置限有限物距同轴成像系统进行了频段误差对系统成像质量影响的实验，以探索频段误差对无限远物距成像的空间望远镜成像质量的影响。