本文着重研究了几种利用光学成像技术测量大气光学湍流的方法。研制了一种既可以在白天又可以在夜晚观测的大气相干长度仪，它利用差分像运动测量法(DIMM)测量光束的到达角起伏方差来确定大气相干长度r0的。本文叙述了仪器的总体结构、光学成像单元的结构和控制与数据处理单元的结构，分析讨论了仪器的测量误差。为了验证这台仪器测量数据的可靠性，利用它与闪烁仪，等晕角测量仪等进行了一系列对比测量实验，得到了比较一致的结果。 　　本文叙述了作者研制的斜程有限路径大气相干长度测量系统及其测量方法。利用该系统与大气湍流廓线测量系统进行了同步对比观测，二者的相关性较好。 　　本文对整层大气的Cn2垂直廓线的测量进行了探索研究，提出了一种测量大气湍流Cn2廓线的多孔径闪烁测量(Double-ApertureScintillationSensor)技术，它具有兼顾SCIDAR和MASS技术的优点，分辨率也能达到一定的要求。文章详细地叙述了MASS技术的基本原理、反演方法和MASS系统中光学单元的设计，以及一些原理性的实验测量结果。