随着我国经济快速发展，环境污染问题日益严峻，为实行行之有效的环境保护政策，需要对各种环境污染物的形成、分布及扩散过程进行充分的了解。近年来，差分吸收光谱技术以其无需采样、易操作、多组分实时分析、高灵敏度等优点，越来越广泛的应用到大气环境监测中，而以自然光为光源的成像差分吸收光谱技术是成像技术和差分吸收光谱技术的有机结合，可实现目标区域污染气体的二维分布探测，准确掌握污染物输送演变过程，可应用于地基、空基、卫星等多种平台，是光学遥感监测技术的一个重要发展方向。　　本论文以成像差分吸收光谱技术为手段，以痕量气体二维分布为研究目标开展对电厂烟羽污染排放、城市边界层污染气体分布监测，以及借助机载平台快速实现区域痕量气体二维分布可视化等相关研究工作。　　文中对成像差分吸收光谱仪器进行详细介绍并对其性能进行分析，包括系统光谱分辨率、空间分辨率、视场角等。对系统光谱分辨率与环境温度的关系进行研究分析，结果表明光谱分辨率会受到温度影响，说明了温控系统的重要性，并进一步给出分辨率变化较大时的处理方法;对系统进行了相对辐射定标，获取光强较正系数，对比光强数据与目标结构特性对像元匹配进行校验及修正。对成像差分吸收光谱技术在地基和机载两种平台上的测量方式进行了介绍，并对像元匹配方法进行了分析，特别是机载平台需要考虑飞机的各种飞行姿态对像元匹配的影响。　　开展地基成像实验对电厂烟羽进行扫描，获取电厂污染排放二维分布图;对不同形状的烟羽污染物排放率进行了计算，并与车载数据进行对比，验证了方法的可行性。开展地基成像实验对城市边界层污染分布进行了扫描测量，根据仪器视场背景的复杂性，将测量数据进行分类处理，对将污染气体斜柱浓度转化为体积混合比的方法进行了研究。开展机载成像实验，对区域污染气体分布进行推扫测量，迅速定位污染点源，分析污染来源，并对污染源排放率进行估算;通过将机载数据与地基及卫星数据进行对比，获得较好的一致性。　　本文研究表明，成像差分吸收光谱技术作为一种环境监测光学遥测手段能够在痕量气体区域分布、扩散及区域污染源排放监测中发挥重要的作用，并且适用于地基、空基等多种平台，具有广阔的应用前景。