二类水体遥感图像大气纠正一直是内陆水体水色遥感发展面临的首要问题。其困难主要在于两方面：一方面是二类水体尤其是内陆水体成分复杂多变，空间差异大、区域特征明显，下垫面的复杂性难以满足一类水体大气纠正算法的要求；另一方面，二类水体上空气溶胶特性受人为活动和地表要素影响大，气溶胶类型复杂、光学厚度较大，一些算法中对气溶胶光学特性的假定存在问题。因此，本文以我国典型的二类水体一太湖遥感数据的大气纠正为例，针对上述问题尤其是第二个问题进行研究。　　 气溶胶和水汽是影响大气纠正精度的主要因素，其中气溶胶散射与吸收更为复杂。本文首先研究了多波段太阳分光光度计CE318反演气溶胶光学厚度与水汽含量的方法，分析光谱响应函数对气溶胶光学厚度反演精度的影响，利用SCIAMACHY精细光谱的气体吸收截面数据以及逐线积分模型LBLRTM分析了H2O、O3、NO2、CO2、CH4等气体在非水汽吸收通道(940nm以外通道)吸收特征，改进这些气体吸收光学厚度的计算方法。利用LBLRTM分析940nm水汽吸收透过率与水汽含量、观测角度的关系，提出了一种精度较高的水汽反演模型，能够保证大角度(～63°)观测条件下水汽反演相对误差不超过4％，对应该模型提出了新的水汽通道定标方法，该方法不依赖于临近通道的光学厚度反演结果。　　 利用上述改进方法并基于2005～2007年在太湖沿岸获取的CE318数据对该区域的气溶胶光学厚度进行了计算。结合AERONET太湖站的气溶胶产品，系统分析了太湖气溶胶光学特性时空变化规律，构建适合太湖区域季节周期的气溶胶类型，用以提高太湖水体遥感大气纠正精度。　　 在这些研究的基础上，分析了气溶胶类型误差、气溶胶光学厚度误差及成像几何误差对二类水体大气纠正精度的影响，确定了大气纠正中查找表建立的原则与方法，分别基于图像自身和基于实测大气数据完成了欧空局PROBA卫星搭载的紧凑型高分辨率成像光谱仪CHRIS数据和航空宽视场高光谱成像仪WHI数据的大气纠正，在涉及辐射传输计算时采用矢量辐射传输模型6SV1，以补偿气体分子散射和气溶胶散射的极化效应。针对基于图像自身的大气纠正，本文首先总结了现有二类水体遥感图像大气纠正算法，提出了高光谱数据的基于查找表的耦合水气辐射传输模型的迭代与非迭代大气纠正算法，同时提取遥感反射率、气溶胶类型、气溶胶光学厚度、水质参数(悬浮物浓度、叶绿素a浓度、黄色物质吸收系数)等，其中大气辐射传输模型采用6SV1，水体辐射传输模型采用简化的生物光学模型。通过对CHRIS数据大气纠正和准同步水面实测数据的比较，发现这两种算法均能够得到较为满意的遥感反射率反演精度。　　 本文最后以WHI为例，基于同步实测的靶标光谱、水面光谱、大气观测参数研究了航空高光谱成像仪的替代定标，评价可用于监测二类水体的波段范围，并基于实测大气参数建立查找表完成了WHI的大气纠正。此外，由于航空图像存在严重几何畸变，本文还提出一种基于POS数据的快速航空高光谱数据的几何纠正算法，用于航空数据大气纠正后的进一步处理。　　 本文研究区域气溶胶光学特性的方法可推广到其他地区，提出的耦合水气辐射传输模型的大气纠正算法原理适合于包括可见光-近红外谱段的所有高光谱数据，具体实现时需要根据波段设置情况略微改变。