地球辐射带是日地系统中的一个重要空间区域,充满被地磁场捕获的能量粒子,对在轨卫星和宇航员的安全带来潜在威胁。虽然卫星观测能得到不同能量段和投掷角范围的辐射带电子观测数据,但具有固有的时空局限性。比较而言,数值模型能基于一定的物理机制模拟辐射带电子动力过程及其完整的时空动态变化。但是数值模型结果只是真实状态的近似,并不能替代卫星实际观测。因此,本研究利用数据同化方法将物理模型和观测数据有机融合,分别考虑模型和观测的不确定因素和限制条件,进而对地球辐射带电子的动态演化过程进行重构,为深入理解辐射带电子的加速与损失过程及机制提供有利信息。本文内容主要包括磁暴期间辐射带电子相空间密度的多卫星联合观测和基于卡尔曼滤波的辐射带数据同化建模两个部分。主要研究工作及结论总结如下:（1）结合两颗范艾伦卫星和三颗GPS导航卫星在2013年3月的同步电子通量观测数据,发现在3月17日磁暴期间,当太阳风动压增大、行星际磁场南向时,辐射带电子通量会发生骤降。通过将电子通量转换成电子相空间密度,并利用不同第一、第二绝热不变量（μ,K）组合条件下PSD径向分布的差异性,深入分析磁暴期间辐射带电子的动态变化机制。结果表明,磁暴主相期间,主要是由于磁层顶阴影效应以及伴随的向外径向扩散损失导致PSD快速降低;磁暴恢复相,主要由于局地加速作用导致PSD大幅增加。位于不同空间位置的多颗卫星观测为明晰辐射带电子动态变化背后的物理过程与机制提供了重要便利。（2）基于范艾伦卫星和GOES卫星观测数据,结合一维径向扩散模型、一维投掷角扩散模型、二维径向-投掷角混合扩散数值模型,利用卡尔曼滤波的方法,在数据同化模式下重构辐射带电子通量的时空动态分布。一维径向扩散数据同化模型可以很好地重构地磁活动期间高L-shell区域辐射带电子的加速过程,却由于损失机制的缺失而严重高估了低L-shell区域的电子通量;一维投掷角扩散数据同化模型可以很好地重构辐射带电子在地磁活动期间的损失过程,而由于加速机制的缺失不能复现低L-shell区域的电子加速过程。通过同时考虑径向扩散效应和投掷角扩散效应,本文建立了二维径向-投掷角混合扩散数据同化模型,并对不同MLT区间的辐射带电子动态演化过程进行了细致重构,通过与观测数据进行比对,验证了卡尔曼滤波在构建辐射带电子动态变化完整图像的适用性以及同化模型的可靠性。二维电子辐射带数据同化模型的建立有助于加深对辐射带电子的加速与损失过程及背后机制的理解,同时也为辐射带电子动态预报创造了有利条件。