对地观测卫星作为一种战略性空间资源,受到国家的高度重视,近年来迅猛发展,我国发射和在轨的遥感卫星数量剧增。面对日益复杂的遥感对地观测体系,进行对地观测系统的规划和论证时,需要综合统筹分析多行业部门、多用户的对地观测需求,因此面向单个业务部门和单一用户、一星一议式的传统人工对地观测需求论证和分析方法已经不适用了。本文针对这一问题,以可见光近红外类型的对地观测需求为研究对象,充分利用用户需求之间的相似性,引入聚类方法,提出基于聚类分析的需求综合方法,以需求聚类挖掘出的聚簇中心作为综合需求。论文主要的内容及创新如下。(1)在对常见的对地观测需求描述指标含义分析的基础上,提出体系级和数据产品级需求指标分级标准,构建面向体系论证的需求结构化表达方法,形成对地观测用户需求的规范化表达模板。通过结构化表达,可将原始用户需求统一转换为定量化的需求向量集合,便于后续对需求进行聚类。(2)为了在需求分析时顾及在轨卫星观测能力,提出对地观测需求余集的概念和提取方法。在设计基于AHP-FCE方法的卫星应用满足度评估方法的基础上,计算在轨卫星对用户需求的应用需求满足度,剔除其中满足度程度高的需求条目,提取出真正反映当前对地观测系统能力短板的需求余集。(3)基于z-score方法对用户需求集合进行归一化处理之后,将欧氏距离和夹角余弦两种测度与最大最小距离法、k均值聚类、层次聚类等三种聚合方法组合,设计出6种基于聚类分析的需求综合算法。并在假设综合需求与在其指导下新设计出的卫星能力保持一致的基础上,提出基于应用需求满足度评估的需求综合结果评价方法,以用户需求被其所在聚簇中心的平均满足度等指标作为需求综合结果质量评价指标。(4)以在多个重要项目中搜集到的真实用户需求资料作为实验数据,对设计出的多种需求综合算法进行实验验证,并且基于本文设计的综合需求评价方法,通过实验结果的对比分析,比较了不同算法和不同相似性测度需求综合结果的质量及算法结果的稳定性和对初始条件的敏感性。论文提出体系级需求指标、需求余集、基于聚类分析的需求综合方法、需求综合结果评价等新概念、新方法,可为我国对地观测需求论证和卫星体系设计提供方法参考和技术支持。