针对商业化的走航水体高光谱观测系统SAS(Surface Acquisition Systems)，提出了在走航观测的复杂条件下，针对关键角度的计算、水气界面反射系数的估算和异常数据剔除等问题，开发出实用的数据处理方法，并利用现场数据进行了检验.结果表明，SAS走航观测获得的离水辐亮度与站点测量结果具有很好的一致性，且与同步走航水体浊度的变化趋势一致，具有较好的可靠性.

根据Mie散射理论，以对数正态分布函数描述沙尘气溶胶粒子群的粒径尺度分布，计算了沙尘气溶胶粒子群在0.2~40 μm波段间对太阳短波辐射和地球大气长波辐射的单次散射反照率、散射相矩阵函数，揭示了不同相对湿度时，沙尘粒子群对入射辐射的散射和偏振的特征。结果表明，沙尘粒子群的单次散射反照率随着入射波长的增加有较大起伏，不同相对湿度条件下，变化趋势基本一致；在可见光、近红外波段单次散射反照率随湿度增加而变大，湿度95%时非常接近于1；大于10 μm的热红外波段单次散射反照率随相对湿度增加而减小，具有较强的吸收辐射能力。散射辐射强度受湿度影响较小，随散射角的增加呈现先减小后增大的趋势，且增大的趋势随着波长的增加而减弱；不同波段上，线偏振和圆偏振随散射角和相对湿度变化存在差异；在前向和后向仅对入射辐射为圆偏振辐射产生圆偏振散射；散射光的偏振特性及其湿度差异主要表现在后向散射区，多以拱形形式体现。拱顶峰值散射角位置存在差异，且峰值散射角随相对湿度的降低向后向漂移。

为实现海上沙尘的全天时自动监测，分析了大量MTSAT卫星观测数据，表明海上沙尘样本区在11 μm和12 μm的热红外亮温差为负，可见光反射率一般高于晴空海面而低于云区，11 μm通道的亮温高于云区而低于晴空海区；同时运用Libradtran辐射传输程序包模拟不同水汽含量和不同下垫面温度时沙尘区热红外通道亮温差，表明在水汽含量相对较高的海面，沙尘区热红外通道亮温差仍为负值，这一特性可作为海上沙尘识别的重要指标。在沙尘辐射特性分析和模拟的基础上，通过红外亮温差判断，在白天结合可见光通道的反射率与3 pixel×3 pixel标准偏差；在夜间利用上一时相的沙尘区设定亮温阈值，提出一种简单有效的海上沙尘全天时自动监测算法。以2008年3月1~2日、2010年3月19~21日两次沙尘过程的MTSAT卫星数据为例进行我国海上沙尘的监测试验，结果表明，利用该算法能够有效提取出海上沙尘区的分布范围，客观反映沙尘的运移过程，监测结果利于反演沙尘气溶胶光学厚度、估算海上沙尘沉降通量等问题。

为实现海雾的卫星自动监测, 利用大量AVHRR3/NOAA17卫星观测数据, 比较不同目标物(海雾区、不同云系及晴空下垫面)在可见光、近红外波段的反射辐射特性差异, 统计分析了海雾的遥感光学辐射特性。结果表明,海雾区三通道反射率满足RCh1>RCh3a>RCh2, 甚至出现RCh3a>RCh1>RCh2, 不同于其它目标物(RCh1>RCh2>RCh3a)。运用Streamer辐射传输模式模拟了海雾、不同云系在卫星高度处的三通道反射率特性, 从理论上进一步验证了海雾所具有的光学辐射特性, 同时指出, Ch3a的反射率对粒子粒径的响应明显, 即粒子粒径越小, Ch3a的反射率越高。通过米氏散射理论对这一现象进行原因分析。