人类的太空活动开展以来，随之而来的各种空间碎片产生机制造成地球轨道上的空间碎片的数量始终处于惊人的增长中，给太空活动带来严重的安全问题。空间碎片的观测和研究成为一个现实而迫切的课题。　　 在过去数十年中，中低轨空间碎片的观测和研究已经做得比较充分，而高轨及同步轨道空间碎片的信息则相对较少。我国高轨空间碎片的研究受各种客观条件的限制，一直没有太大的进展。本文利用以往天体测量和卫星观测的经验，对同步轨道空间碎片观测进行了研究，并对空间目标观测过程中遇到的一些问题进行了探讨。　　 目前，水平式望远镜在我国空间目标观测中得到了较多的应用。由于制造、安装和使用过程中出现的各种问题，望远镜的指向会出现一定的误差，因此必须对望远镜进行指向模型修正。一般而言，用球谐函数建立指向模型对赤道式装置和地平式装置可以达到较好的精度。但对于水平式望远镜来说，由于观测范围不含有极区，因此修正模型一般无法达到要求的精度。在以往工作的基础上，本文第二章对基于实际的物理因素的水平式望远镜指向模型进行了处理方法的改进，并对处理过程中发现的一个系统误差给出了合理的解释。　　 对于同步轨道及高轨空间碎片，我国目前大多数的工作还集中在跟踪己知目标上，对于新目标的发现工作则相对欠缺，相关观测技术也没有得到深入的研究。本文第三章在国外研究成果的基础上，提出了在水平式望远镜上进行同步轨道空间碎片探测的方法。由于观测方法的特点，同步轨道空间碎片探测过程总伴随着图像退化的现象，带来了信噪比降低、结果精度差等一系列问题。本文第三章采用图像处理的方法，对图像中出现退化的星像进行恢复处理，从而提高了信噪比，改善了天文定位精度。　　 光度测量是空间目标的观测任务之一，但是由于目前我国的空间碎片望远镜都没有配置滤光片系统，因此无法给出较准确的星等信息。本文第四章提出了一种较为简便的方法，可以利用恒星的已知星等信息和太阳光谱来定出目标的Landolt星等。为空间目标光度测找到了一条有效的途径。　　 由于空间目标的运动特性，在对其进行观测时，不可避免地会受到背景恒星的影响。这种影响使观测过程中辨认目标的准确性、跟踪目标的稳定性以及观测数据的精确性都受到了一定的影响。本文利用数字图像处理的方法，对空间目标观测过程中消除背景恒星影响的方法进行了研究。相关内容在第五章。　　 基于以上方法，本文利用紫金山天文台盱眙站65cm空间碎片望远镜上进行了同步轨道空间碎片搜索的观测工作。对观测方法的可行性和可靠性进行了评估，并对同步轨道空间碎片的星等分布、轨道分布等进行了讨论，与国外的研究结果进行了比较。相关内容在第六章。　　 本文的主要贡献为：　　 1.改进了水平式望远镜指向模型的处理方法，对一个望远镜模型处理过程中普遍出现的系统误差作出了合理的解释，给出了解决方法。　　 2.提出了利用水平式望远镜进行同步轨道空间碎片搜索的方法。对观测过程中出现的背景恒星被拉长，从而信噪比降低的情况，提出了利用图像恢复的手段进行处理的方法，从而提高信噪比，有效提高了观测精度。　　 3.对于没有安装滤光片系统的空间目标观测望远镜，提出了进行星等测量的方法。该方法能够满足空间目标的精度要求，有很好的应用前景。　　 4.对空间目标观测过程中出现的目标与背景恒星相混合的情况，本文提出了一种通过图像处理方法消除背景恒星影响的方法。　　 5.利用本文所述的同步轨道空间碎片的搜索方法，进行了观测，并对所得到的结果进行了分析。