在卫星遥感应用领域中，由于当前几乎所有的地球物理参数(如LAI、反照率、NPP等)的卫星遥感定量反演，均需要地表真实反射率作为输入，而卫星传感器与地面之间充斥着大气层以及混合于其中的气溶胶，气溶胶信息是卫星遥感影像大气校正中最重要的参数之一。此外，气溶胶本身就是一种重要的大气参数，对空气质量监测和全球变化研究有着重要意义。常规的气溶胶遥感定量反演或地表反射率遥感定量反演需要将其中的一个参数设为已知，进而求取另一个，且气溶胶反演时常常将地表假设为朗伯体。由于大气和地表是一个耦合系统，假设其中之一为已知都将带来一定的误差。此外，地表为朗伯体的假设也将带来较大误差。目前虽有一些反演地表特征和大气信息的算法，但这些算法都只能在特定的情况下反演，没有一个比较通用的算法，这些远远不能满足定量遥感的发展与遥感应用的需求。　　 本文为了解决这些问题，分析了现有的大气气溶胶光学厚度反演算法，然后提出了一种针对陆地地表的气溶胶光学厚度和地表反射率协同反演的模型，并将地表二向性反射考虑其中。利用新模型使用MODIS(MODerate-resolution ImagingSpectroradiometer)和.ASTER(Advanced Spacebome Thernlal Emission andReflection Radiometer)卫星数据进行了气溶胶光学厚度和地表反射率的反演，并对反演结果进行了验证。从验证的结果来看，此模型具有较高的反演精度，从而部分解决了现有的气溶胶光学厚度模型只对极少数特定地表适用的缺点。此外，本文还进一步将气溶胶光学厚度的反演结果用于空气质量监测研究。从学术价值上来说，本研究的成果，将极大地丰富遥感影像大气校正理论和大气气溶胶反演理论。具体而言，本文进行了以下内容的研究：　　 1)提出了考虑BRDF(Bidirectional Reflectance Distribution Function)效应的气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth)和地表反射率遥感定量反演模型，实现了核驱动BRDF模型与气溶胶定量反演模型的耦合，不仅可以实现气溶胶光学厚度的定量反演，同时也可得到地表的BRDF特性。以黑河流域、北京地区和珠江三角洲地区为示范区，进行了初步的反演应用研究。气溶胶光学厚度反演结果的验证使用CE318太阳分光光度计实测或AERONET站点提供的气溶胶光学厚度，地表反射率反演结果的验证使用ASD光谱仪地而观测的数据。黑河流域气溶胶光学厚度反演结果的RMSE(the Root Mean Squared Error)误差小于0.06，与CE318测量值拟合的R2大于0.73，且新模型可反演出该区域绝大部分地区的气溶胶光学厚度值，而NASA提供的MODIS气溶胶产品在该区域的大部分地区为无效值。地表反射率反演结果的RMSE误差小于0.028。北京地区气溶胶光学厚度反演的误差为△τa=±0.02±0.07τa，τa表示气溶胶光学厚度，与AERONET站点拟合的R2大于0.94，该地区NASA提供的MODIS气溶胶产品与AERONET站点拟合R2为0.89，但有较多空值区。珠江三角洲地区气溶胶光学厚度反演的误差为△τa=±0.06±0.2τa，与AERONET站点拟合的R2大于0.59。可见在高反射率下垫而地区，新模型的反演精度和效果有着较大的提高。　　 2)针对ASTER数据的特性，提出了高分辨率气溶胶遥感反演的新方法，并建立了反演模型。该模型基于遥感数据奉身的信息，实现了气溶胶光学厚度和地表反射率的协同反演。使用北京地区、张掖地区以及香港地区的ASTER卫星数据进行了实例研究。模型反演的气溶胶光学厚度使用AERONET或CE318太阳分光光度计观测数据进行了验证，结果表明两者非常接近，平均绝对误差小于0.025，平均相对误差小于9.91％，表明气溶胶光学厚度反演结果比较理想。　　 3)利用气溶胶光学厚度遥感产品进行了珠江三角洲地区的空气质量监测研究。使用香港地区全年的地基太阳光度计观测的气溶胶光学厚度和可吸入颗粒物(RSP)质量浓度数据进行了相关性分析，结果表明气溶胶光学厚度和可吸入颗粒物(RSP)具有较高的相关，证实气溶胶光学厚度资料在城市空气污染研究领域有很好的前景。通过建立气溶胶光学厚度和可吸入颗粒物(RSP)的关系，结合MODIS气溶胶光学厚度遥感产品估算出了珠三角地区的RSP空间分布，结合ASTER气溶胶光学厚度遥感产品估算出了香港地区的RSP空间分布。通过与地面站点实测值的比较，表明反演结果较为理想。