随着空间遥感技术的逐步发展，人们对地元分辨率的要求越来越高。如果摄影高度一定，而且CCD相机满足其极限分辨率，则由比例关系可以得到地元分辨距离与相机光学系统的焦距成反比。因此，增大相机光学系统的设计焦距有利于提高系统的地元分辨率。如果在增大地元分辨率的同时，做到宽视场，则可拓宽所能探测到的物平面的范围。因而，长焦距宽视场光学系统的发展成为一种趋势。本文首先对国内外航天测绘相机的发展状况进行调研，并详细叙述了印度IRS-P5卫星搭载的专门用于立体测绘的载荷Cartosat-1、印度月球探测卫星Chandrayaan-1搭载的地形测绘相机TMC、日本先进对地观测卫星ALOS搭载的全色遥感立体测绘仪PRISM、法国SPOT-5卫星上搭载的高分辨率立体成像装置HRS、法国待发射的Pleiades卫星相机系统。在发展较为成熟的两镜系统和三镜系统的基础上，提出了两种新型反射式光学系统，分别是两镜三反射式光学系统和由格里高利系统改进后的三反射镜光学系统。分别研究了它们的具体设计方法，并给出了设计实例。根据长焦距宽视场航天测绘相机光学系统设计指标要求，通过三种方法进行了设计，分别为两镜折反式结构、同轴三反式结构和离轴三反式结构。通过三种方案进行优化，分别得到了良好的设计结果。综合考虑设计指标要求和实际加工装调成本，最终选用离轴三反式结构。实际仪器由于受到各种工程因素的制约，性能不可能达到设计水平。对最终选定的1.7°离轴三反式系统进行公差分析，查看加工和装调误差对离轴三反射光学系统成像质量的影响，并给出公差的分配结果，为后续的加工和装调提供参考。