气溶胶时空分布是大气科学研究中的一个重要问题,它直接影响热辐射、大气稳定性、对流、湍流和云的变化;通常气溶胶质量浓度时空分布反映着区域空气质量和污染程度,是民众和政府关注的热点。遥感技术是实现气溶胶时空分布探测的重要手段,如何实现气溶胶质量浓度的定量及高时空分辨率遥感是亟待解决的难题。激光雷达作为一种主动遥感仪器,具有探测距离远、空间分辨率高的特点,可以实现垂直和水平方向上气溶胶时空分布的有效探测。本文以气溶胶质量浓度分布的定量高精度遥感为目标,以激光雷达为探测手段,进行气溶胶质量浓度分布的探测方法、反演算法及实验观测技术研究,具有重要的理论意义和应用价值。建立了气溶胶消光系数与PM1,PM2.5和PM10质量浓度之间的参数化模型,依据地而能见度仪和宽范围粒径谱仪（WRAS）获取的近两年西安地区的能见度数据及PM1,PM2.5和PM10质量浓度数据,研究了不同天气条件下的光学特性和质量浓度之间的关系。利用非线性最小二乘法获得了二者之间关系表达式,建立了指数形式的质量浓度方程;结合气象站温、湿度数据,分析了气溶胶质量浓度与气象要素之间的相关性,研究了相对湿度对参数化模型的影响,揭示了相对湿度对气溶胶吸湿性增长的机理,形成了可以适应不同气象条件下的气溶胶质量浓度探测方法。提出了Raman散射激光雷达探测气溶胶质量浓度廓线的方法,构建了PM1、PM25和PM10质量浓度廓线反演算法,并计算了该方法的不确定度,研究了该方法的适用条件和应用范围,完成了该方法的标定实验。研究了不同波长Raman散射激光雷达反演PM1、PM2.5和PM10质量浓度廓线的结果及误差产生原因,利用355nm波长Raman散射激光雷达实现了不同污染天气下的气溶胶质量浓度廓线探测实验,获得了PM1、PM2.5和PM10质量浓度的时空分布,实验结果验证了所提方法的正确性。针对Raman散射激光雷达系统信噪比衰减快、日间受背景光干扰大等问题,研究了多波长Mie散射激光雷达的数据反演算法,提出了一种基于散射比参数化标定法的气溶胶后向散射系统反演方法。给出了355nm、532nm和1064nm波长气溶胶后向散射比之间的相关性关系表达式,构建了用于Fernald后向积分算法的散射比参数化标定方法,解决了多波长气溶胶光学特性廓线同步反演难题,提高了反演精度和准确性,完成了气溶胶质量浓度水平分布的探测实验,探测结果表明,采用Mie散射激光雷达可以有效实现气溶胶质量浓度分布探测。提出了近红外波段的高光谱激光雷达（N-HSRL）探测气溶胶质量浓度方法,构建了基于阈值修正法的气溶胶消光系数精细反演算法。研究了 N-HSRL中高光谱滤波元件——法布里-珀罗标准具（FPE）通道内气溶胶和分子散射信号光谱透过率对气溶胶光学特性反演结果的影响,解决了在反演气溶胶消光系数廓线中,由求导引起的数据畸变难题。搭建了相应的实验系统,首次获得了近红外波段高光谱气溶胶消光系数廓线,并成功实现PM1、PM2.5和PM10质量浓度廓线的获取。