高光谱技术的技术基础是全色成像和多光谱技术,自诞生以来在军事及民用领域都发挥了重要的作用。在军事领域,高光谱技术在光谱维上所能提供的数据容量比多光谱技术更大,能准确地从环境背景或伪装中识别军事目标。在民用方面,高光谱技术被广泛地应用到矿物识别,农业管理以及环境监测等领域。本文开展了星载探测地海目标高光谱成像链路中地面目标光学特性建模、海面光学特性建模、目标与背景的复合散射、大气衰减和大气路径辐射、传感器建模等关键技术的研究,建立了星载探测地海目标高光谱成像模型。首先在目标坐标系内计算目标与环境的复合散射特性,得到目标坐标系的光谱亮度图像,在光信号经过大气后,得到卫星入瞳处的光谱亮度图像,最后经过传感器的调制,获得传感器上的高光谱图像。利用该模型,分别研究了地面目标、海面目标以及地海目标高光谱成像的影响因素。搭建了起伏草地和草地公路复合两类地面模型,结合MOTDRAN的太阳辐照度数据和天空背景辐射数据完成了地面场景的建立,使用射线追踪方法基于双向反射分布函数对地面场景进行高光谱成像仿真;将立方体作为简单结构目标与地面模型结合进行成像仿真,得到高光谱辐亮度仿真图像,采取在图像中取参考点的方式,获取光谱辐亮度信息,根据参考点的光谱信息分析立方体与地面构成的二面角结构对目标识别造成的影响。以卡车和坦克作为复杂目标,起伏地面作为地面背景,对复杂目标与地面场景进行了高光谱成像仿真,分析目标类型,地面材质,观测天顶角和太阳天顶角对成像造成的影响。基于Elfouhaily海浪谱和线型滤波法分别建立了风速为2m/s,4m/s,6m/s下的海面模型,分析了风速变化对海面光谱特性和成像仿真的影响。参考美军巡洋舰建立了舰船目标模型,构建了海面与舰船场景,研究了风速,太阳天顶角对海面与舰船场景高光谱成像造成的影响首先在地表的目标坐标系内获得高光谱亮度图像,在地表到卫星这一路径中考虑大气传输过程中的影响,获得目标坐标系下的图像,最后经过卫星传感器获得最终的高光谱图像,分析了这一过程中光谱辐亮度曲线变化和图像变化对目标识别造成的影响。按照空间分辨率和光谱分辨率由低到高的顺序,得到了地面与卡车场景以及海面与舰船场景的高光谱图像,研究了空间分辨率和光谱分辨率对地海目标高光谱成像质量的影响。