用于全空间电磁全息成像的单层编码超表面，涉及编码超表面技术领域。本发明是为了解决现有多层介质级联结构实现的超表面全息体积大、不利于与现代电磁器件或系统进行集成的问题。本发明编码单元包括上金属层和下金属层，上金属层包括“Ⅱ”字形的第一金属片和两个矩形环并列排布而成的第二金属片，第一金属片和第二金属片重叠设置、且呈“十”字形结构，第二金属片的一条边与介质层的一条边相互平行，下金属层能够完全覆盖介质层下表面，下金属层上开有与第二金属片形状完全相同的镂空结构，该镂空结构与第二金属片镜像对称，上金属层、下金属层和介质层的几何中心重叠设置。