遥感图像模拟在遥感任务预测、成像系统设计、图像质量评估、图像处理算法验证、图像解译训练等许多领域具有重要应用价值,目前正朝着全链路仿真的方向发展。在全链路仿真中,当成像系统与待成像目标之间存在大气干扰时,必须对大气的影响进行分析和模拟。本文针对工作于可见光到热红外波段(0.4～14μm)的光学遥感系统,全面分析了大气的吸收、散射和光学湍流对遥感成像的影响,并建立了相应的模型,研究了模型的实现方法;同时基于国内全链路仿真工作刚刚起步的现状,开展光学遥感成像系统全链路仿真框架研究。取得的主要成果如下:　　 (1)基于辐射传输理论,分析能量在光源、大气、场景、遥感器之间的传递路径,模拟大气的吸收和散射效应对光学遥感成像的影响,建立了计算遥感器入瞳处辐亮度图像的辐射方程。在分析和建模中,着重探讨了大气与场景、场景内部目标与背景之间复杂的相互影响机制,使得建立的模型更加精确,涵盖了更加丰富的物理现象,有助于加深对遥感成像机制的理解、提高仿真图像的逼真度。　　 (2)针对高分辨率航天光学遥感成像系统,分析了成像仿真中较少涉及的光学湍流对遥感图像的退化,建立了航天光学遥感成像长曝光和短曝光图像的调制传递函数(MTF)。　　 (3)建立简洁精确的大气查找表(Lookup Table)是实现快速准确模拟的关键。首先对查找表的精度进行了计算与分析;随后根据计算遥感器入瞳处辐亮度的需要,将查找表分为计算大气层外太阳/月亮辐照度和下行大气光谱透过率的光源至场景路径、计算上涌辐射和大气上行透过率的场景至传感器路径以及计算下涌辐射的路径,分析大气状况参数和路径参数对计算结果的影响,讨论查找表输入参数的选择依据。　　 (4)开展光学遥感成像系统全链路仿真框架研究,将整个仿真过程分为三维场景构建与组织、遥感器入瞳处辐亮度图像模拟、遥感器效果模拟三部分,分析了框架中各个模块的功能和模块之间的概念数据流向。为未来开发高精度、高性能、高可扩展性的软件平台,完成光学遥感成像系统全链路仿真技术在我国的工程实现奠定基础。