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随着地球环境问题的日益严峻,大气痕量污染气体监测越来越受到人们的关注,监测方法已经从地基、空基监测发展到卫星遥感探测。卫星遥感以其视点高、视域广、数据采集快和可重复、可连续观测等特点在大气监测领域占据着重要地位。其中,大气痕量气体差分吸收光谱仪(EMI)是一种基于4通道背照式帧转移面阵CCD探测器的成像光谱仪,其主要功能是以天底推扫的方式测量地球表面来自太阳的散射或反射辐射,可用于反演目标区域内的大气痕量气体,包括03、NO2、S02等污染气体,获取区域痕量气体的产生和输运过程,最终致力于服务区域大气成分检测与预警技术体系。为提高EMI载荷的光谱数据质量,实现后期全球大气痕量气体浓度的准确反演,本文从其使用的CCD图像传感器的特性出发,分析了 CCD在成像过程中的噪声特性,包括暗电流特性、smear特性和像元响应非均匀性特性。通过建立载荷前向数据模型得到了 0-1b级数据预处理流程,根据处理流程分析和确定了 EMI载荷光谱图像电子学校正方法,为获取更高质量的光谱图像数据提供了有效的处理算法和理论依据。针对CCD探测器的暗电流噪声,首先根据其温度相关性原理首先设计了CCD制冷控制系统,以抑制EMI载荷紫外探测通道CCD暗电流噪声,提高系统信噪比。采用稳定可靠的模拟PID控制方法,通过CCD内部集成的半导体制冷器实现温度精确控制,实现温度稳定度±0.05℃的控温精度。其次引入温度校正因子提出了暗电流温度校正算法,实现不同温度的暗电流校正。提出了基于CCD暗像元的像面暗电流校正算法,实现光谱图像实时进行暗电流校正。最后通过暗电流定标和CCD信号读出特性完成了光谱图像空间维方向的暗电流校正。针对CCD的smear效应产生的污染信号,基于EMI载荷CCD帧转移特性建立了 smear信号的数据模型,提出了从EMI载荷原始数据去除smear信号的全像面校正算法,实现了由smear效应引起的污染信号校正。针对CCD的像元响应非均匀性带来的光谱图像条纹噪声,首先通过试验验证了 EMI载荷辐射响应的线性特性,依据载荷良好的线性响应特性通过两点法建立线性成像模型,计算得到像元响应非均匀性的校正系数矩阵。并通过测量光谱图像进行了对比验证,结果表明光谱图像元响应非均匀性像得到较好改善,可应用于在轨测量数据的光谱图像校正。将上述光谱图像数据校正方法应用到地面样气测量试验中,将光谱数据按照0-1b级数据处理方法进行相应处理,利用DOAS算法对NO2样气浓度进行了数据反演。并通过在轨测量数据进行校正前后结果对比。结果表明,通过光谱图像校正之后可减小拟合残差,有效提高了载荷数据反演的准确性。