随着全球环境恶化、污染加剧,沙尘、雾霾等低能见度天气频繁出现,能见度已成为大气科学领域的研究热点。多次散射对近地面能见度精准探测具有重要影响。然而,受探测原理制约,能见度仪、激光雷达等测量手段在反演能见度时一般都忽略多次散射,这一假设会引入一定的测量误差。为实现近地面能见度精细探测,本论文围绕考虑多次散射时近地面能见度测量方法展开研究。基于Mie散射理论,结合实测气溶胶粒子谱及复折射率经验值,分析了不同天气条件下气溶胶的散射特性和大气能见度。研究结果表明,只考虑单次散射时的消光系数随单位体积内气溶胶的总体积增加而增加,能见度随单位体积内气溶胶的总体积增加而减小,这表明单位体积内气溶胶的总体积是衡量消光系数和能见度的重要指标参数。基于Monte Carlo法仿真分析了多次散射对近地面能见度探测的影响,研究结果表明考虑多次散射时的消光系数均小于只考虑单次散射时的消光系数,且二者间的偏差随单位体积内气溶胶总体积的增加而增加。当基线长度为30m,单位体积内气溶胶总体积为127.02μm3·cm-3时,相对偏差为37.80%。同时,二阶散射和三阶散射与单次散射的比例也随单位体积内气溶胶总体积的增加而增加。这表明单位体积内气溶胶的总体积是衡量多次散射影响程度的重要参数。仿真分析了考虑多次散射时视场角对透射式能见度仪的影响。研究表明多次散射消光系数随视场角增加而减小,且线性拟合能很好地描述考虑多次散射时的消光系数与视场角对数之间的数学关系。同时,在不同天气条件下,当视场角为0.06mrad时,多次散射消光系数与单次散射消光系数基本一致,这表明在本次仿真条件下.0.06mrad可作为视场角阈值。在此基础上,提出了一种基于多视场的近地面能见度测量方法,该方法通过多视场测量得到不同视场角对应的消光系数,利用数据拟合方法与实验实测数据相互验证实现自校正,可反演出只考虑单次散射时的消光系数。为实现所提出的近地面能见度精细测量方法,以调制频率为2kHz的白光LED为光源设计了近地面能见度精细测量系统。该系统通过调制光源和滤波器设计可有效抑制太阳背景光,通过电动可变光阑实现视场角调节,接收视场角调节范围为5～70mrad,调节分辨率为0.03mrad。当视场角增量为5mrad时,接收光信号最小增量为4.21 × 10-10W,高于系统的最小探测光功率10-12W。随着消光系数的增大,系统信噪比逐渐降低,在低能见度天气消光系数为23km-1时,系统信噪比为10dB。仿真结果验证了系统的可行性。