激光雷达测量技术作为高精度测量手段,不仅凭借光波处于光频段且具备极强的抗干扰能力广泛应用于各种高精度地控制和现场测量,而且还具有雷达的远距离探测能力,在空间星体地形测量和国家地理信息测图中有着广泛的应用。星载激光雷达作为一种以卫星为载体的测量系统,由于轨道位置高,视野广泛,能够全面覆盖测量星体的各个位置的地形。它采用脉冲式的激光发射系统,通过发射激光脉冲,分析回波脉冲波形,提取波形参数,可以有效地反演出目标地形的三维信息。本文以此为背景,基于陆地地形特征变化,总结出了一套完备的地形回波算法理论。论文先从研究背景及现状对星载激光雷达技术进行了初步的介绍;接着,在建立地形回波仿真算法前,以GLAS系统为例系统地介绍了星载激光雷达测距系统的组成结构和工作原理。然后,分别从常见地形、正负向地貌、一般地表模型三个方向进行数学建模和回波计算。最后,结合实验结果,基于地形特点,总结出了地形参数与回波波形的关系。论文在理论算法和误差分析方面,首次总结了“正负向”地貌的回波波形特点,并重点对一般地形表面的回波理论进行建模和仿真;在数据处理和算法验证方面,针对一般地形,主要是以机载雷达获得的实际地形数据为参考,并将仿真的结果与高精度GLAS系统解析后的波形数据进行对比验证。文章的结论为后续继续深入开展激光大光斑内精细地形信息分析、激光测高数据与光学影像复合处理提供了理论基础,为我国新一代民用测绘卫星提供技术参考。