基于地球轨道航天器的空间对地观测和空间天文观测，已经成为空间应用中最重要的领域。对地对天观测也是国际空间站六大应用领域之一。我国规划在2020年前后建造的载人航天器中，会有航天员长期在轨工作、他们可利用天地往返运输系统带来的设备对航天器或其中的设施进行更换和维修，这将为我国空间科学研究、空间技术试验和空间应用发展提供一个独一无二的平台。我国科学家提议在空间站上开展多色、大尺度巡天观测，进行空间天文学（宇宙学、星系科学及银河系结构等）研究，并开展地球科学（大气、海洋、陆地等）研究，共同论证提出了一台大型对地对天观测的光学设施。该设施通过共用主光学系统，多个探测器可分时开展对天或对地观测。　　为分析该光学设施是否满足科学目标和应用需求，论文首先调研了国内外空间天文望远镜、天文卫星任务规划方法和对地观测任务规划方法;然后，以设施十年运行周期内的覆盖效果为主要研究对象，将天地转换次数作为约束参数，提出了以大尺度巡天为主要目标、兼顾地球科学研究需求的任务规划架构，建立了对应的系统仿真模型。系统模型中包括近地轨道航天器的轨道姿态动力学模型、光学设施本体相对于航天器平台的姿态运动模型、观测区域覆盖与多色成像统计模型等，同时考虑了太阳、地球、月球、亮星等多种光学观测约束条件，构建了约束满足问题模型。　　鉴于设施仅随轨道进动的天顶观测模式无法完成巡天目标，论文考虑了两种光学设施本体姿态运动模式，即分段固定侧视角的模式和优化侧视角的观测模式。在后一种模式中，采用约束传播算法以提高计算效率，采用多目标遗传算法以扩大巡天观测范围。仿真结果表明，两种模式均能在10年内完成30000平方度的单色段巡天任务，后一种模式在多色覆盖次数、巡天总面积和巡天速度均更优，仅需4年时间就可以完成覆盖科学目标。　　论文最后以可见光成像观测为例，以对地观测时间线形式规划了设施对地观测任务，分析了几种不同转换条件下的天地转换次数，完成了设施的初步任务规划。