介绍了综合使用瑞利、拉曼、米散射三种技术的激光雷达的基本结构与拉曼散射温度反演原理。对其中的拉曼回波信号进行了背景噪声扣除、滑动平均和小波变换降噪，在此基础上分析了气溶胶对拉曼激光雷达温度廓线反演的影响。利用上述激光雷达信号处理方法对南京上空的温度廓线进行观测，反演了2010年11月19日18时53分至19时35分连续观测的数据。反演的温度廓线表明，观测开始至观测结束，5.5 km处的温度变化为2 K的波动变化；对2010年11月整月的观测数据进行分析处理，得到11月份上中下三旬的平均温度廓线。在10 km高度处，下旬温度比上旬温度低4 K，随着入冬的进程，低空段的大气温度递减率有明显增大的趋势；11月的月平均温度在5~10 km处低于模式值4 K左右，并且两者几乎平行，说明11月份5~10 km各高度温度比模式均低4 K左右。

大气温度廓线及其时间演变特征资料在地球科学领域具有重要的应用, 为获取高时空分辨的大气温度的垂直分布, 建立了瑞利-拉曼温度测量激光雷达。介绍了瑞利-拉曼激光雷达进行温度测量的主要原理和研制的瑞利-拉曼激光雷达的主要参数；数据处理方面, 通过背景噪声剔除和小波算法降噪提高系统的信噪比；使用研制的激光雷达对大气温度廓线进行观测, 将观测结果与大气模式数据和卫星观测结果进行对比, 均显示较好的一致性,证明了激光雷达温度测量结果的准确性, 其温度测量数据可以用于气象学研究。