光子计数激光成像雷达是一种新型的激光探测手段，能够有效地解决有限的系统资源和激光成像雷达性能之间的矛盾，在高分辨率对地三维观测领域具有很好的应用前景。针对机载和星载等运动平台的光子计数激光成像雷达的研究工作是国际上的前沿和热点研究领域，具有重大的科学意义和研究价值。　　 论文主要针对应用于对地观测的光子计数激光成像雷达进行了深入研究。建立了光子计数激光雷达的探测模型，提出了光子计数探测体制下激光雷达的设计方法，研制了光子计数激光成像雷达机载原理样机。论文设计了适用于光子计数激光雷达的高精度时间测量系统，研究了光子计数激光雷达的数据提取和噪声滤除算法，采用泊松滤波算法和距离相关算法实现了大量噪声信号的滤除。开展了机载飞行实验，演示验证了光子计数技术应用于对地遥感观测的可行性，为进一步的机载和星载平台应用奠定了基础。　　 论文的创新点主要有以下几个方面:　　 (1)建立了运动平台条件下光子计数激光成像雷达探测模型，开展了光子计数激光雷达概率探测的特性研究，完成了系统设计仿真和性能模拟。　　 (2)研制了八元并扫光子计数激光成像雷达机载原理样机，在国内首次进行了机载飞行试验，在500m航高下，获得了高程测量精度优于0.073m，等效平面分辨率0.35m。　　 (3)研究了光子技术激光点云数据处理算法，在强烈日光背景噪声条件下获取了光子计数激光三维点云数据。