随着人类活动空间的迅速扩散，航天任务的需求也越来越多，从而空间环境对航天器的芯片和核心器件的影响也越来越被人类所重视。在这几十年的航天活动中，人类发现在航天器的轨道上，地球外层空间的空间环境是不可忽视的。因此，研究空间环境将成为科学研究的热潮和焦点，如同当初研究地面环境一样。　　我国卫星在轨运行中频繁发生故障异常，其根源是空间辐射环境引起的各种空间辐射效应。针对我卫星频繁故障的严峻形势，为改变上述应对措施不足的现状，亟待解决空间辐射环境准确定量描述问题和空间辐射环境爆发事件预警问题，对于空间辐射环境的仿真研究势在必行。对航天器所运行的近地空间环境进行可视化仿真及其效应仿真，不仅可帮助科研人员对空间环境进行进一步的了解，还可以对航天器的选材到航天器执行任务起到一定的参考作用，从而避免航天器在空间环境中遭到更严重的威胁。对空间环境进行仿真可以解开宇宙空间神秘的面纱，从而是人们更加了解地球外层空间，从而有效地利用它，为我们人类所用。　　本文正是针对上诉问题，以地球磁场IGRF模型和地球辐射带AE8/AP8模型为主要的研究对象，在深入分析IGRF和AE8/AP8模型的理论基础上，重点研究并实现了近地空间辐射环境要素及其效应的三维模型数学分析与可视化仿真。　　本文的主要内容为：　　1．首先对本文的空间环境进行简单的概念介绍，对IGRF2005模型和AE8/AP8模型进行几何建模分析。　　3．利用数值仿真技术实现了对近地空间辐射环境的效应仿真，主要是针对航天器空间辐射累积通量的效应仿真，数据基于理论数值计算和卫星探测数据；　　4．系统的阐述了数据场可视化的基本理论和方法，并通过研究数据场的可视化参考模型提出了一种适合于本文的近地空间辐射环境的可视化流程；　　5．基于对地球磁场IGRF2005和地球辐射带AE8/AP8的数学模型理论分析数据，利用相应的可视化技术手段，主要实现了对地球基本磁场的等值线和三维流线的可视化绘制，以及地球辐射带的切面，二维平面和三维全景可视化绘制，并分析说明仿真结果。并且还利用虚拟跟踪球法实现了对可视化结果的旋转交互。　　6．由于地球辐射带空间的数据量极大，利用直接体绘制技术对其可视化虽然能够得到理想的效果图，但是其绘制速度非常慢，本文针对这一问题研究并实现了基于CUDA的光线投射算法对地球辐射带的体绘制进行加速优化，并且得到理想的结果，并且利用多组数据进行可视化研究，发现了一些问题，并且经过理论分析与可视化分析，解决了相应的问题，但是仍有些遗留问题留待后续工作完成。