地球作为一颗行星,其长期自然演化过程中呈现的大尺度、动态变化现象与人类生存环境密切相关,伞球变化科学强调将地球的各个组成部分作为统一的整体加以认识和研究,空间对地观测技术的发展为从整体上观测、分析和模拟地球系统的环境变化提供了可能。虽然科技的发展已经促使空间对地观测技术获得了长足的发展,但是当今星载、机载和地基观测在全球环境变化监测方面仍然存在有很大的局限性,日前的这些空间观测技术仅能够对地球区域性的表面进行同时监测,而且观测周期常常达到几周乃至数月的时间,因此尚不能全部满足大尺度短周期的全球变化研究的需要。月球作为地球唯一的一颗自然卫星,是距地球最近的天体,同时也是人类目前唯一能够到达的星球,月球的运动规律和表面环境已为人们所熟知,月球基地成为空间观测全球变化的一个理想场所。但是当前没有实际有效的月基对地观测数据用于开展研究。本论文首次提出了基于模拟的月基对地观测研究方法,通过建立日地月模拟系统来研究在月球上布设传感器对地球上发生的大尺度全球变化科学现象进行观测。日地月运行模拟仿真是面向全球变化月基对地观测研究的重要组成部分,其结合了三维图形仿真与空间信息科学研究在天文信息管理上的应用,涉及数据库数值计算和仿真等多个方面,提供日地月相对运动仿真和信息管理平台,在尚没有有效的月基对地观测数据时开展相关工作具有较大的科学意义。论文开始部分对月基进行全球变化研究进行一些概述,主要包括月基对地观测的概念和相关研究进展,以及对未来进行月基研究全球变化思路进行思考。另外要实现这个科学目标,就需要了解地月之间空间关系和环境等。针对日地月轨道特点,首先介绍了NASA JPL行星星历,并利用星历DE405设计一定的数据结构和算法,在太阳质心坐标系下计算地月实时轨道位置和速度,并将其结果以文件方式进行保存;然后介绍了OpenGL图形库的体系结构和绘图原理,并利用它进行日地月运行系统的模拟等；最后使用星历计算得到的月球相对地球轨道位置并将其转化为在地球表面的经纬度,对月球质心在地球表面的投影位置进行了统计分析,即观测几何分析。同时利用NASA worldwind数据下载中心提供的影像和反演数据,包括一定时间云和气旋以及水汽动态,在系统中演示月基对地球上这些现象进行观测的情况。