主动光学对地观测激光三维成像技术是遥感技术应用的新领域，它采用激光器发射出激光脉冲信号，通过对地面目标所反射回来的激光回波时间间隔的测量，回波功率的测量以及回波波形特征的提取得到地面目标的距离、反射率和物理结构特征等信息。激光三维成像有着不受地面条件限制，受天气影响较小的优点。同时由于其特殊的三维构形的能力，激光三维成像技术正在越来越多的领域得到应用。　　 在支持激光三维成像技术进步的诸多技术发展中，激光回波采集技术是一项极其关键的技术。对激光回波采集技术的研究是准确地获取激光回波中所包含的地面信息的基础。在上海市科技发展基金资助的科技攻关项目和国家863计划科研项目的支持下，在课题组所开发的两个主动光学对地观测三维成像原理样机的基础上，本文作者参与了课题组对激光回波采集技术的研究。　　 本文的研究工作紧密围绕激光回波采集技术进行。分析了激光三维成像的理论基础，深入研究了基于APD探测器的激光回波放大器设计方法并完成了最大不失真激光回波放大电路设计，完成了基于ATMD时间间隔测量卡的激光回波时间间隔测量，设计了激光回波高速模拟数字转换采集系统，研究设计了应用激光回波采集技术于DEM图像生成的方法，研究了利用激光回波信号处理进行树冠高度测量的技术。　　 提高激光回波采集能力是激光雷达得到实际应用的前提，本文的研究结果在一定程度上提高了激光回波采集的能力，并在此基础上将激光回波采集技术的应用初步推广到DEM图像生成，树冠高度测量等领域。