二氧化碳和水汽是大气中重要的可变成分，其含量随时间和地点都有显著变化。二者对天气和气候的变化有着重要的影响。准确可靠地探测二者在大气中的分布，尤其是在对流层中分布，在气候变化、环境保护等领域具有重要的意义。　　 激光雷达已经逐渐成为大气遥感领域的一种强有力工具，其中Raman激光雷达利用maman散射技术，可实现大气成份的有效监测和识别，越来越受到科研工作者的关注。　　 本论文论述了大气中二氧化碳、水汽的性质以及在大气中分布的基本特点。对maman激光雷达探测气体成份的原理进行了详细介绍。拉曼激光雷达研制过程中，克服了激光雷达几何因子对探测近端数据影响等难点问题，实现了近端二氧化碳和水汽拉曼数据的有效采集，得到了近端二氧化碳和水汽分布的测量结果。对二氧化碳拉曼激光雷达进行技术改进以提高其探测精度，增加该雷达三维扫描功能，实现二氧化碳含量的三维扫描测量；根据新的信噪比公式实现了对所研制的探测大气二氧化碳浓度的Raman激光雷达性能指标参数标定，并对影响激光雷达探测性能的各个因素进行量化分析，同时考虑大气消光作用对探测结果的修正影响，给出了不同天气状况下的修正量的参考值；基于Visual Basic语言编写了该激光雷达的数据处理软件，实现了采集数据的快速方便处理；利用二氧化碳拉曼雷达的氮气maman参考信号反演大气气溶胶的消光系数，给出了合肥地区水平和垂直方向的气溶胶消光数据；初步总结了合肥地区二氧化碳浓度垂直分布的特征，为L625激光雷达开展对流层中上部二氧化碳浓度廓线测量提供数据支持。对AML-2车载测污激光雷达进行功能扩展，增加该激光雷达探测水汽功能，实现了利用Raman散射原理进行水汽分布的三维扫描测量。针对水汽maman扫描激光雷达的特点，首次提出了一种简便的标定雷达系统常数的新方法，经四个多月时间的实验验证，证明该方法切实可行，同时具有精度高、误差小等优点。分析了二氧化碳和水汽Raman激光雷达实验过程中影响测量精度的几个因素，利用误差分析理论对系统误差进行了分析和估计。