多光谱、多角度偏振探测是的大气气溶胶遥感学科的前沿发展方向，如由法国研制的两代POLDER已搭载于ADEOSⅠ，ADEOSⅡ卫星实现了业务化高精度气溶胶监测，由美国研发的EOSP、RSP系列也取得了很好的地基和航实验结果。在国内，由安徽光机所遥感中心研制的多角度偏振成像仪DPC也完成了航空样机的研制，目前正在进行星载正样的研制。　　在偏振气溶胶探测载荷发射之前，对多光谱、多角度偏振探测的有效性及探测精度进行评估极为重要，本文即针对这种需求，在研究并实现了气溶胶参数反演系统的正演和反演组件后，本文研究了多光谱、多角度和偏振三要素信息支持气溶胶参数反演的有效性，并对偏振气溶胶探测系统的误差做了仿真。　　大气气溶胶偏振光学遥感理论包括大气偏振辐射传输（正演）和气溶胶多参数反演两个主要部分。目前，由法国里尔科技大学提出并研发的6SV矢量辐射传输算法和基于阻尼最小二乘迭代（LM法）的多元非线性方程组求解的反演算法是本学科的前沿进理论，其中基于LM法的气溶胶参数反演仍处于算法的优化调试阶段。　　本文从掌握核心算法的前提出发，通过借鉴国际先进理论方法，针对有无气溶胶垂直分布参数进入偏振辐射传输计算的情况，自主研发了两种偏振辐射传输算法，分别为“单次散射-多次耦合法”以及“连续阶散射法”;同时，基于阻尼最小二乘迭代的基本原理，通过反复调用自主研发的基于“连续阶散射法”的正演程序，计算多角度、多光谱偏振辐亮度对各个气溶胶参数的雅可比矩阵，并逐步修正气溶胶参数，直至模拟与目标偏振辐亮度达到最佳匹配，实现多气溶胶参数的同时反演。通过与地基气溶胶观测网(AERONET)合肥站点的地基天空散射测量对比实验，验证了本文研发的正演与反演系统的有效性。　　在完成了正演和反演两个基本部件后，本文将两部分结合，通过对正演模拟结果加噪并输入反演程序的方式，仿真了随机噪声和系统偏振误差对大气气溶胶参数反演精度的影响。仿真结果表明，对于具备多角度、多光谱探测维度的大气气溶胶偏振探测系统，随机偏振误差的影响较小，而系统性偏振误差是造成气溶胶微物理参数反演不稳定的元凶。　　最后，为了对气溶胶偏振探测系统的诸多细节进行更深入研究，本文最后提出了一种无系统性偏振误差的高精度线偏振辐射计的设计方案，并对本仪器的偏振测量精度做了仿真实验，结果表明高精度线偏振辐射计以极低的成本实现了0.065％的偏振度测量精度。