在卫星发射之前通过对卫星成像效果的模拟可以为参数设定以及地面系统搭建提供重要的参考。为了精确模拟卫星的成像效果,本课题分析了用于卫星模拟的各种方法,并选择利用光线追踪原理来进行实现,同时根据搭载三线阵CCD相机的卫星的特有成像原理,通过使用时间积分、空间积分、TDI积分等方法对进行了模拟,得到了精确的模拟图像。在使用光线追踪原理模拟卫星成像时,通过将串行程序进行并行化改写与实现,可以有效地减少计算时间,提升计算的效率。本课题深入研究了目前高性能计算领域应用最为广泛的多核SMP集群架构,分析了其体系结构的特征,比较了现有的可用于SMP集群的并行编程模型,并结合本课题的实际算法采用了将消息传递模型与共享变量模型混合,节点间通过MPI进行通信,而节点内使用OpenMP并行实现的编程方法。在进行卫星成像模拟时,地面场景信息有DEM与DSM两种格式,这两种格式的分辨率与复杂度各不相同,应针对其特点采用不同的并行方法进行实现。本课题根据DEM规则网格点的形式,使用均匀栅格结构对地面场景进行组织,并结合计算过程中数据的局部性特征对串行方法进行了加速。在此基础上,通过面向控制的任务划分方法将计算任务进行分割,使用MPI实现集群中多台节点的并行来完成加速,达到了比较理想的加速效果;同时针对MPI方法在多核SMP集群上的一些缺点,通过将细粒度的OpenMP并行与MPI并行相结合的方法进行了改进,实验结果显示混合编程模型在多节点的情况下有更好的可扩展性。针对DSM复杂三角面片网的结构特征,使用基于SAH规则的KD树结构对场景进行优化组织,并在此基础上探究了其并行化实现的方法。