针对烟雾环境中偏振前向传输在短波红外波段是否具有偏振信号增强的问题，实验研究了烟雾环境中水平线偏振光在532 nm和1 550 nm波长下的前向传输偏振特性。烟雾环境由烟饼燃烧所制，其主要由悬浮氯化铵颗粒和水汽组成，且氯化铵颗粒在烟饼点燃7~16 min内稳定沉积。搭建了532 nm和1 550 nm两套单波长激光前向传输测试平台，用以测量水平线偏振光在烟雾环境中的前向传输偏振特性。分析测量误差主要由激光源的光强波动误差、测量时间变化误差、偏振器件的安装误差和转角误差引起，计算了532 nm和1 550 nm激光前向传输测试平台的测量误差峰值分别约为1.03%和0.89%。测试烟饼燃烧7~16 min时的偏振状态保持率RoPS，测试结果表明：相比532 nm波长，水平线偏振光在1 550 nm波长前向传输后具有更优异的偏振状态保持特性，且随着烟雾浓度降低，两者之间的偏振状态保持差异逐渐缩小。文中研究通过实验验证了所制烟雾环境中水平线偏振光在1 550 nm波长前向传输后具有优异的偏振信号，这可为短波红外偏振技术的实际应用提供一定的实验支撑。

为解决偏振子午面蒙特卡洛法的计算结果与测试结果存在出入的问题，文中提出了一种限定接收范围的改进算法。偏振子午面蒙特卡洛法计算过程中采集整个截面的前向散射光，但实际接收装置通常接收部分前向散射光，这是引起偏振子午面蒙特卡罗法的计算结果与实验结果存在出入乃至失配的重要因素之一。为此，改进算法限定了前向散射光的接收范围，限定的接收范围与实际接收范围一致。采用原算法和改进算法分别模拟 45°线偏振光和水平线偏振光在聚苯乙烯悬浊液中传输。选用粒径 1 μm 的聚苯乙烯悬浊液开展验证实验，通过对照测试结果，改进算法相比原算法能够更好地匹配实测结果。通过计算单个微粒的偏振状态保持情况，阐明改进算法提高计算精度的作用机理，即前向散射角愈外延，散射光的偏振态变化愈剧烈，而改进算法规避掉了绝大部分前向散射角外延程度较大的散射光。

使用人工蜂群算法实现对基于Mie散射理论的小角前向散射法的颗粒系粒径多峰分布的反演，并进行仿真和实验.对服从正态分布、Rosin-Rammler分布、Johnson’s S_B分布函数的均匀球形颗粒系进行仿真.分别模拟了单峰、双峰和三峰分布的颗粒群，人工蜂群算法均能较好地实现颗粒粒径的反演.在单峰分布时，颗粒重量频率分布曲线的相对均方根误差低至3.53×10^-8.与独立模式Philip-Twomey-NNLS算法和Chahine算法相比，人工蜂群算法的仿真反演精度更高，其双峰宽分布的颗粒重量频率分布曲线的相对均方根误差分别由3.38%和2.70%降至1.53%，且随着峰数增多、分布曲线宽度变窄和噪声增加，Philip-Twomey-NNLS算法和Chahine算法的误差分别增加至44.99%和24.36%，而人工蜂群算法的误差为18.22%.搭建小角前向散射法颗粒测量系统，分别采集国家标准颗粒35 μm单一颗粒群和30 μm、51 μm混合颗粒群的散射图像进行实验研究，均得到较高精度的反演结果，与Philip-Twomey-NNLS算法相比，其特征粒径的相对误差可降低50%左右，特征参数的相对误差在5%以内.

激光测高卫星可以在大范围内获得亚米甚至厘米级的地表高程信息，但不可避免受云、气溶胶等粒子引起的散射影响，其中前向散射引起的激光测距和最终测高误差不容忽视。文中系统梳理激光测高卫星大气散射误差改正技术，介绍了国内外卫星激光测高系统参数、大气探测及散射改正算法，有别于已有的蒙特卡洛模拟改正方法，提出了一种基于指数函数模型的大气散射改正算法，选择青海湖等区域的ICESat/GLAS开展试验，结果表明，光学厚度小于2时能有效提升受大气散射影响的数据精度，同时提升数据可利用率约9%，该算法更易于实现业务化应用。最后针对大气参数同步探测的必要性，结合星载大气参数探测设备对后续国产激光测高卫星大气散射改正提出了若干建议。