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由于超高光谱分辨率大气探测技术的兴起,在高光谱模拟技术、遥感反演方法以及超高光谱传感器技术仿真等方面都对高光谱辐射传输的实时模拟和快速计算提出了更高的要求。为了提高高光谱辐射传输的计算效率,人们从两条途径进行了探索,一是发展专用的辐射传输快速算法,二是发展并行计算技术。本文针对高光谱辐射传输快速模拟计算的需求完成以下4个方面的工作：1.对基于逐次散射法的矢量辐射传输模式SOSVRT中的散射相矩阵展开方式进行改进,并引入基于互易性原理的对称关系,在角度离散化对称的情况下,两种改进方案可以大大提高计算效率。2.利用改进的SOSVRT模式,分析了气溶胶谱分布、气溶胶垂直廓线、仪器狭缝函数和地表反照率对高分辨率O2-A带光谱辐射强度和偏振性质的影响。结果表明：(1)多次散射使得大气贡献层加宽而降低了垂直分辨率；(2)氧气的吸收越强,最大贡献层的高度越高；(3)偏振信息主要来自于大气上层,因而利用偏振信息可以更好地反演对流层上层的气溶胶和卷云信息；(4)偏振信号对气溶胶谱分布比辐射强度更为敏感,在反演气溶胶垂直廓线时为气溶胶的微物理性质提供了更好地约束；(5)仪器性能指标对反演结果影响很大,较低的光谱分辨率和较多的杂散光将减小氧气吸收光学厚度的变化范围。3.推导并开发了热红外辐射传输模式TIRT,并基于CPU+GPU单机异构并行平台,开发了高光谱热红外辐射传输并行模式TIRT.CUDA。经过优化,如果不考虑数据读入的时间,其加速性能有24倍左右。4.基于CPU+GP U异构平台的辐射传输并行计算大多局限于热红外波段,基于该平台考虑散射过程的辐射传输计算还未见报道,我们首次开发了基于CPU+GPU异构平台的矢量辐射传输模式SOSVRT.CUDA。目前该模式只考虑单次散射,经测试,取得了25倍左右的加速性能。由于在晴天条件下,单次散射在短波红外波段所占比重在99%以上,可以忽略多次散射过程。因此,SOSVRT.CUDA模式可以大大提高晴天条件下短波红外波段的高光谱矢量辐射传输计算效率,并可用于发展晴天条件下的高光谱遥感反演算法。