大气边界层是大气的近地面层，是人类活动最为密切的区域，大气边界层内的温度、湿度、风速、气溶胶分布以及下垫面结构，对地气系统有着重要的影响。雾霾天气的形成即是在静稳天气条件下，边界层内悬浮的气溶胶颗粒物浓度增强的直观表现。大气气溶胶作为重要的大气气象及物理参数，通过散射和吸收入射太阳辐射和截获地表长波辐射来影响地气系统的大气能量循环、碳循环、大气环流、水循环，在地气系统中扮演着重要的角色。实时准确地获取气溶胶分布剖面是大气科学研究与环境监测的重要任务。　　论文针对大气边界层内大气气溶胶的激光雷达遥感探测技术展开研究，根据大气气溶胶米散射理论，结合模拟探测技术，设计并搭建了人眼安全的三维扫描微脉冲米散射激光雷达产品级系统以及多波长米散射激光雷达实验系统，以西安和西安周边地区为研究对象开展实验观测与分析，获得了特定城市局地的大气边界层内气溶胶时空分布廓线，大气边界层结构，污染物的空间分布与传输特性和不同气溶胶颗粒粒径分布的初步结果。研究结果表明系统在雾霾天气等高密度气溶胶聚集区域对气溶胶的时空分布可进行有效探测，为大气科学以及环境监测提供了探测手段和实验数据。　　研究了人眼安全的气溶胶遥感探测理论与技术，结合三维扫描自动化控制技术设计并研发了光机电一体化集成的人眼安全的扫描式微脉冲米散射激光雷达产品级系统。研究了强背景噪声条件下大动态范围微弱信号检测理论与技术，设计了基于模拟探测技术的激光雷达光电探测系统，保证激光雷达在高密度气溶胶聚集区域具有高时空分辨率和高精度探测能力，避免了使用光子计数近场信号饱和失真的问题。设计了基于光纤和窄带滤光片相结合的光学检测系统，实现了大气气溶胶的全天时探测。设计并编写了集系统控制、数据采集、可视化显示以及数据反演为一体的自动化软件，实现了全天时气溶胶空间分布与传输以及大气边界层结构的高效实时监测。　　研究了激光雷达性能参数测试方法与校正技术，分别从几何解析和高斯分布两个角度重点研究了系统几何重叠因子的计算方法并对设计的激光雷达系统进行了重叠因子校正。引入了激光发射光轴与接收轴夹角变化对系统几何重叠因子的影响并构建了含有夹角变化的重叠因子模型，并利用扫描雷达研究了多角度扫描实验数据拼接校正气溶胶垂直廓线的方法。利用模型和实验拼接方法对全高程大气消光系数廓线进行了理论和实验校正，降低了系统盲区以及常规反演方法引起的低层信号的不确定性，提高了激光雷达系统低层信号的探测能力，对于有效获取近地面大气气溶胶时空分布和传输规律提供较为可靠的实验方法。　　利用扫描激光雷达系统对西安和西安周边地区边界层内大气气溶胶进行实验观测与分析，在激光脉冲能量为50μJ，望远镜接收孔径为254mm，信号平均时间40s及距离分辨率为7.5m且天气相对晴朗条件下，系统探测气溶胶的有效距离可达到白天3-5km，夜晚10-15km。研究了水平扫描探测的反演与可视化方法，实现了气溶胶水平分布，污染源判定，污染物扩散方式的有效探测。研究了边界层高度的反演方法，对比分析了各种方法的优缺点，与气象探空仪的温湿度廓线资料进行了对比分析，获得了特定城市局地的边界层结构年变化特征，为研究局部污染传输机理、城区大气边界层特征、区域性气溶胶传输源估计提供方法与手段。　　针对单通道米散射激光雷达系统获得信息单一且反演理论存在假设的不足，设计并搭建了以355nm、532nm和1064nm波长激光为激励源的多波长米散射激光雷达实验系统。设计了基于分色片和干涉滤光片的分光系统，实现不同波段米散射信号的精细分离和有效提取。利用该系统对西安地区的大气气溶胶开展初步观测实验，反演获得不同波长下大气气溶胶廓线、光学厚度廓线以及Angstr?m波长指数等特性参数的初步结果，为进一步研究不同粒径粒子谱分布提供技术手段和理论方法。