二氧化氮(NO2)是一种重要的大气痕量气体，主要分布于大气对流层和平流层，在平流层和对流层大气化学中有着重要的作用。在平流层，NO2主要参与臭氧的生消和活性卤素氧化物的转化；在对流层，它是非常重要的臭氧前体物并可能导致局部地区辐射强迫；同时它还具有强烈的腐蚀性，大量吸入会对动物和人体健康造成影响；某些区域对流层NO2在酸雨的形成中扮演着重要的作用。平流层NO2浓度虽高，但其含量相对稳定，对流层浓度虽低，却受人类活动影响较大。因此对流层NO2浓度的高低，是衡量人为大气污染的一个重要指标。中国作为全球经济发展最快的地区之一，已成为人类活动造成大气污染的比较典型的代表区域，引起世界的普遍关注。全面的了解和分析中国对流层NO2浓度空间分布及其时间变化规律对大气环境研究和空气质量控制等方面都有重要的指导意义。　　 遥感技术以其独特的技术优势在大气环境领域的应用不断的深化。本研究利用GOME和SCIAMACHY对流层NO2垂直柱浓度产品，结合中国近几年的自然、社会经济数据，对中国十多年对流层NO2垂直柱浓度的分布规律及成因进行了详细的探索，具体来说完成了以下工作：　　 (1)根据GOME、SCIAMACHY数据的特点，采用地统计分析方法进行插值(IDW)获得了中国及周边地区准确、完整的1996年4月至2009年4月对流层NO2垂直柱浓度月平均数据产品，利用该数据可以方便的进行区域统计分析和空间分析。　　 (2)利用全国、三大经济区、八大自然区的边界进行掩腌处理，对获得的各尺度十多年的对流层NO2垂直柱浓度的月均值的空间特征及时间变化规律进行分析，并依次利用正弦模型进行拟合，通过拟合后各参数的大小可以直观的表现各区域对流层NO2垂直柱浓度的时空特征，包括数量级、周期性、振幅、极值点及分布等特征。　　 (3)利用空间聚类方法，以各省区、逐像元为对象，以各区域十多年的对流层NO2垂直柱浓度月均值为变量，进行系统自动聚类，结果可以将中国划分为几大类别，分析了各类别内对流层NO2垂直柱浓度的变化规律。　　 (4)探索性将灰色系统理论应用于大气遥感数据分析与预测，取得了较好地效果。分别建立了全国、省区、网格尺度的对流层NO2垂直柱浓度的GM(1，1)模拟及预测模型，对今后十多年中国对流层NO2垂直柱浓度进行了预测，同时借助灰色关联度原理分析了对流层NO2垂直柱浓度与人口密度、GDP、土地利用类型、气温、降水以及DEM、NOx排放量之间的关系的相对重要性，结果显示各因子与对流层NO2垂直柱浓度的影响大小排序为：DEM>GDP>NOx排放量>土地利用类型>人口密度>气温>降雨量。　　 从研究结果来看，中国对流层NO2垂直柱浓度的时空变化特征可以概括如下：　　 (1)全国对流层NO2垂直柱浓度空间分布极不平衡，人类活动影响较强的发达地区远高于中西部的欠发达地区。　　 (2)时间变化规律上，十多年来全国对流层NO2垂直柱浓度呈现逐年增加的趋势，月均平均增长率约为0.3232％；各区域对流层NO2垂直柱浓度均呈现12个月为周期的变化，在人类活动强烈的地区呈现冬季高夏季低的特点，而在自然作用为主的西部地区则呈现冬季低夏季高的特点。　　 (3)空间聚类结果较好的反应了中国对流层NO2垂直柱浓度时空变异性，可以利用该方法将中国以对流层NO2垂直柱浓度的时空特征划分为若干区域。　　 (4)灰色理论与大气环境遥感的结合取得了较好的模拟和预测效果，可以利用该理论模型对对流层NO2垂直柱浓度进行短期预测和模拟，结果显示未来十多年不同区域的增长率将会发生不同程度的变化。