本文从介绍高斯光波束在湍流大气中传播的基本理论出发，主要根据随机介质中的电磁波传播和散射理论，重点研究了波在随机连续介质—大气湍流中的传播和散射特性。利用广义惠更斯—菲涅尔原理，考虑了大气湍流对激光束从发射机到目标和从目标到接收机双程路径的影响。研究了相位占优假设下水平大气湍流中的目标散射问题，并以漫射目标为例进行了具体分析，讨论了大气湍流对散射场的平均强度、互相关函数、功率谱、强度协方差和强度方差等的影响；研究了相位占优假设下波束在湍流大气中斜程传播时漫射目标散射问题，并给出了相关统计量的数值结果并进行了讨论。研究了考虑到对数振幅起伏时大气湍流中的漫射目标的散射统计特性，导出了散射场的强度协方差和强度方差的计算公式，讨论了不同湍流强度、波长和传播距离对它们的影响。 论文最后研究了电磁波穿过电离层时，根据电离层返回斜测数据中不同的噪声来源及特点滤除了电离层返回散射电离图上大量的干扰噪声，在去除噪声的过程中对图形进行了修复，减少了因去噪而产生的数据丢失，本文中得到的干净的回波信号图像是进一步图形处理的基础。