1.27 μm波段O₂（a¹?_g）气辉的辐射强度高、自吸收效应弱，是反演临近空间大气温度的理想目标源。基于O₂分子气辉光谱理论以及“剥洋葱”算法，利用扫描成像大气吸收光谱仪（SCIAMACHY）的近红外临边观测数据，成功反演50~100 km区域的大气温度廓线。与SABER、ACE-FTS及激光雷达的观测结果对比表明，在55~85 km的切线高度范围内温度测量误差优于±10 K，而在55 km以下与85 km以上空间区域，由于受到自吸收效应、大气散射以及OH气辉的光谱污染等干扰，温度反演结果出现显著偏差。

为评估地球杂散辐射对地球临边、深空背景探测类空间光学遥感器成像的影响，指导遥感器杂光抑制设计，对地球杂散辐射进行了建模分析。基于辐射学理论，建立了地表球冠杂散辐射模型，给出了卫星任意位置时对其光学载荷杂光有贡献的地表球冠区域，并采用区域网格化，小面元积分的方法求解地球总的杂散辐射。小面元的辐射能量包括透过大气的地物能量、大气自发辐射能量、大气对太阳辐射的后向散射能量，为准确表征，根据卫星参数建立了小面元的经纬度模型、太阳矢量模型来计算其太阳照射几何，结合卫星观测几何、地表参数、大气参数等，通过大气辐射传输模型仿真求得。以某空间遥感器可见光及长波红外谱段为例，从星下点位置、时间、载荷视轴指向等各维度进行了地球杂散辐射仿真分析。

星载测风干涉仪采用临边观测模式测量大气气辉谱线的多普勒频移来实现大气风场探测，干涉仪有效覆盖性会受到探测目标源及卫星平台模式的限制，在卫星任务规划前端对观测数据进行分析，判断其是否满足科学目标，对风场数据应用具有重要意义。首先，建立了临边观测几何模型，对卫星运行期间仪器的临边切点分布情况进行仿真；其次，探讨了影响仪器有效观测的主要因素，并以昼气辉探测为例，分析在不同时段下，太阳入射角与干涉仪有效时空覆盖性之间的关系；最后使用分离变量法研究卫星轨道参数对测风干涉仪有效覆盖性的影响，并评估不同轨道参数下的干涉仪对欧亚大陆的覆盖百分比。结果表明：1）影响仪器有效观测的因素主要为太阳天顶角和太阳散射角，太阳入射角影响切点纬度覆盖范围和切点地方时；2）卫星轨道倾角和轨道高度共同决定仪器有效覆盖效率，且轨道倾角为欧亚大陆覆盖百分比的主要影响因素，当轨道倾角在60°~80°之间时，覆盖百分比可达到百分百。文中为星载干涉仪的后续设计及性能评估提供了观测几何框架，实现了载荷观测覆盖效能的定量分析，且该模型具备泛用于其他各类大气光学遥感载荷观测模式分析的能力。

地球临边场景仿真是卫星红外探测领域的关键组成部分，是空中高速目标远距离探测场景模拟的重要基础。临边观测下的地球表面近似于球面，传统的基于海洋三维形态并计算表面辐射特性的海洋红外图像仿真方法不适用。云层的厚度和高度对红外辐射传输特性的计算有重要影响，视云层为粒子团的处理方法会大大降低仿真的计算速度。因此，研究了海洋和云的红外辐射模型、地球-空间坐标系与红外相机坐标系的转换关系和大气传输模型，提出地球临边场景红外遥感成像仿真方法。根据场景组分的差异，分别建立海洋分布模型、多层云分布模型，并根据海洋和云层的红外辐射与反射特性，构建地球临边场景红外辐射模型。通过地球-空间坐标系与相机坐标系的转换关系，利用大气传输理论和传感器效应仿真，计算各观测角度的地球临边场景卫星遥感红外仿真图像。实验结果表明：仿真得到的红外图像画质清晰，符合地球临边场景红外辐射特性，其平均拉普拉斯算子和可达0.15，平均灰度梯度可达0.70。