近年来,随着海洋强国战略的不断深入,我国对海洋综合管理问题有了更多的关注。海水光学参数是表征海洋的一个重要方面,其对全球物质循环和气候变化也有重要的指导意义。海洋激光雷达是一种新型的主动式光学遥感设备,具有高精度、长时间以及全球尺度的探测优势,在海洋应用中受到日益剧增的关注。海洋激光雷达技术已经具备了近50年的发展基础,然而,我国的海洋激光雷达技术距商业化应用还有很长的一段距离。目前海洋激光雷达中最常使用弹性散射激光雷达技术,此类激光雷达易于实现,但是其探测精度依赖于高精准算法。开发适用于弹性散射激光雷达的反演算法和数据处理技术,对进一步推动海洋主动探测技术进入商业化和高精度化的层次具有重大的意义。本文致力于构建弹性散射激光雷达的反演算法开发以及数据处理体系。基于准单次散射近似模型,建立了弹性散射激光雷达数据反演模型。进一步,针对弹性散射激光雷达系统误差等进行了分析和处理,并重点解决了影响弹性散射激光雷达探测和反演精度的难点。主要研究内容包括:1.建立了弹性散射激光雷达数据反演模型。基于弹性散射激光雷达回波信号的数据特征,分析了实际探测中可能出现的系统响应、低信噪比等限制激光雷达系统的探测深度和精度的问题,并研究了适用于不同水体类型的反演方法。2.构建了集数据采集、系统定标和数据反演于一体的海洋激光雷达综合应用处理软件。该软件进行了模块化设计和处理,能远程、非接触、长时间地实现激光雷达工作时所需的全部功能。3.深入研究了黄海水域的船载激光雷达数据,验证了自研的船载激光雷达探测水体光学参数的准确性,并展示了中国海域的水体光学参数和以叶绿素浓度为代表的生物量的三维立体分布。本文中涉及的弹性散射激光雷达系统算法和数据反演的研究,为全球上层海洋的探测监测提供了有力的方法和精确的结果,对海洋的主动遥感有一定的推进作用,也为海洋的治理和监管提供有了宝贵的数据结果支撑。