18世纪60年代以来，工业革命的快速发展，导致化石燃料的使用量急剧增长，加之人类活动致使森林的退化，造成了大量禁锢在岩石圈和生物圈中的碳资源主要以二氧化碳（CO2）的形式被释放到大气中，从而破坏了地球上原本稳定的碳循环系统。CO2对热红外波段的地面辐射和红外、紫外波段的太阳辐射都具有强吸收作用，是一种正辐射强迫因子，该性质决定了它是一种温室气体。有研究表明，全球平均温度的上升和大气中CO2浓度的增加有非常大的相关性，因此，科学家们认定CO2是造成全球气温上升、导致全球气候变化和极端天气的关键因素。中国为了应对气候变暖带来的风险，大力发展精准探测大气中CO2浓度变化技术，为后期出台的相关低碳政策提供科学依据和保障。　　到目前为止，大气中CO2浓度探测可以分为两种方法。一种是主动式测量，另外一种是被动式测量。被动遥感指的是系统本身并没有辐射源，主要由传感器接收和记录大气层中的物质本身由于热辐射而发射出的电磁波信息或其他自然辐射源（如太阳）发射出的电磁波信息。虽然其探测方式有多种，但其受限于各种外在条件和内在的缺陷，导致无法得到高精度的探测结果。主动遥感指的是系统本身安装有辐射源，然后通过系统自带的辐射源向目标物发射特定波长的激光，激光在遇到目标物之后，经过散射、反射等作用传回回波信号，再由传感器接收和记录这种回波信号的测量系统。大气中CO2浓度主动式探测方法以差分吸收激光雷达(differential absorption lidar,DIAL)为主，其具备高精度探测、受外界环境影响小、激光光束能量稳定性强等优势。　　本文的研究依托于一台地基CO2-DIAL，主要探测低空（低于3000米）大气中二氧化碳柱浓度信息。利用差分吸收激光雷达测量CO2浓度信息的过程中，接收系统采集回波信号主要有两种形式，一种是模拟采集模式（Analog Signal），一种是光子计数采集模式（Photon counting Signal）。光子计数信号主要用于微弱信号的探测，具有很好的噪声抑制性能，所以光子计数信号的信噪比比模拟信号好。然而，由于低空回波信号强，低空的（低于1000米）光子计数信号会出现饱和效应，所以低空的光子计数信号是无效的。模拟信号主要用于强信号的探测，其高空（高于1800米）信号的信噪比很低，往往埋没在噪声中，所以模拟信号的高空信号是不可用的。因此，必须将模拟信号和光子信号融合才能反演计算得到低空大气中CO2的连续柱浓度信息。　　根据上述问题，本文进行了调研和研究。很多学者已经对雷达回波信号融合问题进行了研究，但是由于各种原因的限制（拼接区间选择、信号非线性等），这些研究并不适用于地基CO2-DIAL的回波信号融合，所以针对该DIAL的CO2探测回波信号特征，提出使用最佳一致逼近多项式理论对其回波信号进行处理。首先，经过仿真实验处理，证明了所提出方法的可行性和适用性；然后，在实测信号的分析、讨论中，与Licel信号采集系统的信号融合方法进行对比，进一步证实了本文所提出方法的优势；最后，将融合信号反演计算得到的低空大气中CO2柱浓度信息与原位（in-situ）测量（EC9820Carbon dioxide analyser,安装于武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室楼顶）结果对比，也说明了本文所提出的信号融合方法有利于提高CO2浓度的反演精度。