光谱成像仿真是对场景中地物辐射分布、电磁辐射在介质中传播和传感器光学系统成像过程的模拟。光谱成像仿真一方面可为光谱图像的解译提供丰富的数据，建立地物目标在各种成像条件下的数据库；另一方面，通过对光谱成像仿真技术本身的研究，可使人们更好地理解光谱成像中电磁波与地物的相互作用机理，有效促进光谱图像解译技术的研究。本文介绍了光谱成像仿真的国内外研究现状，在考虑光谱成像仿真过程中场景地物的几何特性和辐射特性、大气条件、成像光学系统等对遥感成像的影响，给出了全链路的光谱成像仿真方案，并针对光谱成像的几个关键问题：邻近效应、尺度效应和阴影问题进行深入分析。论文首先介绍了地物辐射在大气中的传输特性，分析了大气中各气体分子及气溶胶在不同波段对地物辐射传输的影响，并利用大气辐射传输软件MODTRAN计算模拟、分析大气对地物光谱特性探测的影响。其次，对遥感成像机理进行分析，建立了像素级光谱成像仿真模型，采用逐个像元仿真方法来实现整个图像的仿真。最后，考虑在不同成像条件下的大气邻近效应和传感器的MTF响应，仿真遥感成像过程中各像元之间的相互影响，并利用Visual C++MFC实现光谱成像仿真系统。该仿真系统可针对不同大气条件、传感器参数、波段参数，仿真不同成像条件下的光谱图像。将仿真得到的光谱图像与实际的MODIS遥感图像进行比较，仿真的各种地物光谱特性都与MODIS数据取得了很好的一致性。说明本文针对不同波段范围的光谱图像仿真，均能够真实地反映场景中地物的光谱特性。