日益严峻的大气环境污染威胁着人类的健康，大气气溶胶不仅对气候变化、云的形成、能见度的改变、大气微量成分的循环及人类健康有着重要影响，气溶胶还与其它环境问题密切相关，如臭氧层的破坏、酸雨的形成、烟雾事件的发生等，监测并研究大气气溶胶已成为环境领域的重要研究方向。此外，云作为气溶胶的一种，在气候变化中也起重要的影响作用，云的种类、高度、结构和位置等信息直接影响地球辐射收支平衡。因此，对云相关特性的研究也是大气环境研究领域的主要课题。 在众多类型的监测技术中，卫星遥感可以提供广阔背景上的有关地表反射率与气溶胶区域分布的信息，是唯一实现全球气溶胶监测的手段，在定量研究大气气溶胶在全球范围内的时空变化特征与演变规律上有其它遥感仪器无法比拟的优势，基于米散射原理的地基激光雷达可以弥补卫星遥感无法实现大气气溶胶垂直分布探测的不足，同时为卫星遥感数据提供有效的校验。本论文的主要工作有： 1.分析了地表邻近像元对卫星传感器接受到的目标反射信号的影响，表明即使在单一散射近似下，反演陆地非均一地表反射率时，除去地表邻近像元影响的必要性。 2.对ASTER和landsat/TM的日本千叶地区卫星数据进行辐射率定标，然后通过三步校正法对其进行大气和地表邻近像元影响校正，从而精确地反演了其地表反射率。 3.使用Modtran进行模拟分析，并构建地表反射率和气溶胶光学厚度关系的二维直方图，根据已经反演出的日本千叶地区地表反射率，计算得到该地区上空气溶胶光学厚度分布。 4.利用激光雷达于2004年夏季在西藏那曲和北京郊区测量并分析了大气气溶胶的分布特性；给出了两测量站点上空大气对流层气溶胶消光系数的垂直分布，并据此确定了那曲地区的大气边界层高度。 5.针对中纬度陆地上空的具体特点，以NOAA16-AVHRR数据为数据源，采用分裂窗法，反演得到云类型信息，然后，对照大气垂直温度图所表示的大气温度随高度的变化关系，分析11μm通道亮温图，从中反演出中纬度陆地上空的云顶高度信息，最后为了验证该方法的有效性，将这些结果与激光雷达系统的同步双点观测结果进行对比。 论文的主要创新点和特色有： 1.本文通过采用三步校正法对千叶地区的卫星数据进行大气校正与地表邻近像元校正，消除了地表邻近像元对地表目标像元反射率反演的影响，精确地反演出该地区的地表反射率。 2.为了降低气溶胶模式选择对反演气溶胶光学厚度的影响，把在洁净天反演的地表反射率应用于反演同一季节中非洁净天的气溶胶光学厚度分布，减小了气溶胶模式选择的影响，甚至在缺少太阳辐射计数据时，也可以获得气溶胶光学厚度的分布。 卫星遥感为研究大气气溶胶的全球时空变化提供了有效手段，地基激光雷达的引入使获取某一地点的大气气溶胶的精确垂直分布成为可能。二者相互结合不仅为全球尺度的大气气溶胶的研究提供了可行手段，同时为云相关特性的研究建立了切实可行的方法。