场景定标是大视场遥感器在轨替代定标的常用方法，具有定标频率高、无需同步测量的优点。冰雪场景通常使用格陵兰冰盖（75°S，123°E）和南极冰盖（73.375°N，40°W）作为目标，由于其海拔较高（通常大于2 km），故受到大气影响较小，能够得到数据质量较好的定标样本。此外，冰雪在可见光范围以内光谱较为平坦，因而比较方便借助于其他定标方法实现波段传递。基于对前人极地场景定标方法的研究，将冰雪场景的地表双向反射分布函数（BRDF）和大气参数代入辐射传输模型之后，对我国高分五号卫星大气气溶胶多角度偏振探测仪（DPC）载荷的在轨辐射响应变化进行测试，得出的结论与沙漠场景和海洋场景的定标结果吻合度较高，且定标结果的离散度更小。所提方法可以对载荷在轨运行期间的探测数据提供长期监测、校正，并有助于业务化应用产品的质量提升。

对于无星上定标系统的大视场大气探测载荷,利用广阔的海洋无监测定标场(SNES)进行基于统计方法的在轨替代定标,是国际上公认和推荐的方法。基于大气气溶胶多角度偏振探测仪(DPC)的载荷工作原理和一级数据产品的特点,在确定反射率基定标的基础上,通过海表双向反射率分布函数(BRDF)的大气传输仿真计算确定了合适的角度阈值,以降低非大气分子散射的干扰;同时对定标场的环境参量进行了统计分析,解决了统计定标中数据筛选与误差评估的核心问题,最终实现了DPC可见光波段在轨定标系数变化的精确评估。在考虑定标源和仪器实验室定标误差合成后,绝对辐射定标系数的最终定标误差在1.24%~4.76%之间。

基于散射势理论和弱散射一阶玻恩近似条件,研究了球形亚波长粒子的中心位置偏离和边界条件对散射隐失波光谱密度分布的影响。对散射光的近场分量进行角谱展开,得出了隐失波复振幅的二重积分表达式。利用数值积分方法对角度和径向参量进行积分,得出了隐失波光谱密度与散射体参数之间的关联分布特征。结果显示,在散射体有效半径之内,散射隐失波包含了散射体中心位置和边界条件的特征信息,而该信息将随着传输距离的增大很快消逝。该研究结果有助于复杂空间结构微小粒子的探测和结构反演等。

以厄米-高斯混合模形式描述激光二极管光束的分布，利用光束二阶项矩阵进行计算，研究了光束束宽与光束传输因子之间的关系，并对各向异性大气湍流中广义指数和各向异性系数对光束传输因子的影响进行了分析。结果表明，对于不同的湍流强度，均存在不同的束宽使得光束传输因子最小。此外，大气湍流模型中各向异性系数的增大使得大气湍流对光束传输因子的影响相应减小。通过二维光束质量轨迹图的仿真，证实了各向异性系数对光束传输因子轨迹的影响将随着传输距离的增大变得更加明显。所得结果将有利于大气光传输理论的发展，并对大气光通信、激光雷达探测等应用有着重要意义。

基于统计相似理论，利用完全相干所隐含的两点处光场分量间的关系，分别对Wolf和Setl定义下完全相干所对应的偏振特性进行研究。分析完全相干所包含的光场偏振度特性以及偏振部分的偏振态分布特征，并找出光场分量间的线性特性与椭圆率和方位角之间的关联形式，最后进行了模拟仿真实验。结果表明，基于Wolf定义的完全相干，两点处光场的偏振度可以是任意的，但是这两点处的偏振度以及交叉偏振度绝对相等，且两点光场完全偏振部分的偏振态也完全一致；基于Setl定义的完全相干，对应着两点处的光场均是完全偏振的，但是这两点光场的偏振态并不一致，而且它们的椭圆率以及方位角之间并无特定联系。

基于相干偏振统一理论和广义惠更斯-菲涅耳原理,研究了准均匀(QH)光束交叉偏振度(SDCP)在广义大气湍流中传输变化规律,得到光场内不同空间点之间SDCP随距离演化特征.结果显示各点偏振度(DOP)在传输中变化一致的准均匀光源,在受湍流干扰后,不同距离点对之间SDCP变化随间隔大小呈现增大和减小两个趋势,使得在某一距离处,各点对之间交叉偏振度趋于统一值,而当传输距离继续增大时,不同空间点之间交叉偏振度又显示出明显区别.光场相干度以及光强相关性也有明显不同的变化特征.所得结果揭示了光场高阶统计特性变化之间的密切联系.SDCP反映的光强波动相关的物理内涵为自由或大气空间中关联成像或偏振光通信等应用提供了理论基础.

利用近年来发展的描述海洋湍流的空间功率谱函数，结合数值积分的方法计算并绘制了广义惠更斯菲涅耳积分中湍流项的大小随湍流参数变化的曲面图。继而通过魏格纳分布函数和光束二阶矩的定义模拟了部分相干厄米高斯(PCHG)光束的M2因子在海洋湍流中的变化情况，分析了光源参数的选择对于光束传输质量因子的影响。最后通过M2因子矩阵，计算了非旋转对称二维PCHG光束传输质量随旋转角α变化的轨迹图。发现随着传输距离的增大，在接收面上，光斑因x，y方向上模式的不同而造成轨迹图的形状的不同将逐渐消失，趋近于相同的圆形轨迹。

采用多波长分析方法测量氧气顶回转炉口火焰温度的研究。 在该方法中, 采用USB4000型光纤光谱仪测量火焰在可见光波长范围内的火焰辐射光谱, 结合Levenberg-Marquardt最优化算法, 得到火焰温度和单色辐射率变化规律。 本文还提出了采用小波神经网络处理多光谱测温数据, 该方法可以取消发射率与波长之间的假设模型, 是一种获得目标真温及发射率行之有效的方法。 网络中隐含层的神经元是由S函数和Morlet小波函数的乘积组合构成, 在逼近火焰温度中具有良好的表现。

利用广义惠更斯菲涅耳原理计算高阶贝塞尔高斯光束(BGB)在非柯尔莫哥诺夫湍流模型下传输的横向光强分布特性。该模型中，湍流对相位干扰的大小与距离和幂律有关。在远距离处，幂律对干扰大小的影响较为明显。通过Matlab进行数值计算的结果表明，远距离处(10 km)的各阶BGB光束光强分布形式均有很大展宽，同时它们随幂律的变化也相对于短距离时更为剧烈。高阶BGB光束受到湍流干扰的影响要小于低阶光束。对于同阶光束来说，横向参数越大的光源在湍流中传输的展宽现象也越为明显。