空间科学技术对于世界各国争夺空间资源具有重要的战略意义，而对地成像技术是发展空间科学技术的核心目标之一。空间对地成像能够对陆地、海洋、大气等目标，进行多层面、全方位、立体化的观测活动,在维护国家安全、推动技术进步、加快相关产业发展等诸多方面发挥着越来越重要的作用。随着航空航天、光学、微波等技术的成熟，空间对地成像正朝着宽视场、高分辨率的目标快速发展。但在该领域中，国内的相关研究起步较晚，技术水平落后于以美国为代表的西方发达国家。本论文基于目前的国内现状，借助于上海技术物理研究所在该领域的技术基础，主要研究内容着眼于研究空间对地成像的两项关键技术大惯量扫描控制和同步像移补偿。大惯量扫描用于扩大成像视场，同步像移补偿解决航空成像的像移问题，提高图像的分辨率。从而实现对地成像过程中对宽视场和高空间分辨率的技术要求。提出了一种“画幅+整机+摆扫”的扫描成像方案，在理论上分析了该设计方案的可行性。根据本论文大惯量和高精度的控制要求，对系统的关键部件进行了详细分析。通过分析在不同坐标系下所选执行电机的数学模型，最终确定了电流控制策略和空间矢量控制方法。对上述扫描成像方案进行了建模与仿真，证明了该设计方案的合理性及可实现性。并对“摆动扫描”和“大惯量”的特殊性展开了理论分析，提出了相应的解决方案。最终通过软件系统和硬件电路对扫描成像系统进行了具体的实现，并设计了LabVIEW上位机界面，实现上位机与扫描系统的实时通讯。为了精确计算像移，建立了地面、相机、像面坐标系，在这些坐标系基础上推导出了像移计算公式，并对像移补偿进行了统计学误差分析与仿真。通过详细计算得到飞行方向和扫描（横滚、俯仰、偏航）方向的补偿公式。根据上述补偿公式，通过振镜补偿系统在工程上实现了实时像移补偿，得到了模拟飞行、横滚、俯仰、偏航及扫描方向的实际成像效果图，并分别计算得到各自的补偿误差。创新性地提出了用一维方法实现两维补偿的方案，经过严格的数学推导，在理论上证明了该方案的合理性及可实现性，并推导出了该补偿方法相对应的公式。最后，通过扫描成像系统和凸轮补偿系统联合设计了此二维补偿系统。该思想方法对像移补偿的相关研究有一定的借鉴作用。