随着时代的发展和科学的进步,人们的生活变的越来越便利和快捷。然而,正如任何事物都具有两面性,科技发展不仅给人们带来丰富的物质生活,同时也引发了一系列新的社会和环境问题。近些年来,大气污染已成为关乎国民幸福、健康的重大问题。大气污染物主要包括颗粒物（PM2.5、PM10等）、氮氧化物、臭氧、硫化物及挥发性有机物等。NO₂、SO₂等气体会引发酸雨,臭氧会诱发光化学烟雾,大气颗粒物会引起呼吸疾病并影响肺部健康。这些大气污染物不仅严重危害人体健康,影响生态环境和气候变化,而且对经济生产活动造成巨大的损失。根据最新的中国环境生态报告显示,在169个统计的各城市污染物中,PM2.5达到超二级污染的比例为82.8%,达到二级污染的比例为17.2%,其他污染物的污染现状也不容忽视。在统计的338个城市中一年污染超标的天数达到64.2%。因此,迫切需要强有力的技术手段开展大气环境监测工作。激光雷达技术具有探测范围广、时空分辨率高、抗干扰能力强等特点,可以有效弥补传统点式监测技术不足,为大气环境污染监测提供了一种新的强有力监测手段。沙氏大气激光雷达（Scheimpflug Lidar,SLidar）是近年来发展起来的一种新型大气遥感探测技术,其将二极管激光器作为激光光源,CMOS/CCD图像传感器作为探测器,在满足沙氏成像原理的条件下实现了对于大气后向散射信号的距离分辨探测,在大气环境监测领域具有重要应用价值。针对大气环境污染监测对激光雷达技术的迫切需求,本文开展了扫描式SLidar系统研制、应用及数据反演分析等研究工作。扫描式SLidar系统采用连续波高功率808 nm二极管激光器作为光源,激光光束由孔径为100 mm的F6透镜进行准直并发射到大气中。大气中的气溶胶及气体分子会对激光产生散射与吸收作用,其后向散射光信号通过口径为150 mm的F5透镜进行收集,并由45°倾斜放置的CMOS图像传感器检测并将数据传递给电脑,最终可获得距离分辨的激光大气回波信号。本文首先描述了当前大气环境污染的现状,接着介绍了传统脉冲式扫描大气激光雷达和沙氏大气激光雷达在大气环境监测方面的国内外研究现状。第二章介绍了大气与激光相互作用的物理效应,主要分为弹性散射和非弹性散射,并阐述了大气激光雷达基本工作原理、系统结构及相应的数据处理方法。第三章详细阐述了本文研制的808 nm扫描式SLidar系统的基本结构及其工作原理,同时利用该系统开展了固定方位的大气测量实验,并将数据反演结果结合监测站点数据进行了对比分析,初步验证了系统对于大气气溶胶的探测能力。第四章主要介绍在大连理工大学校园内对周围5公里范围进行的大气污染扫描测量研究工作,并对大气污染水平扫描和垂直扫描测量气溶胶垂直轮廓的结果进行了详细的分析和讨论。研究表明,通过对城市大气水平扫描测量,扫描式SLidar系统可识别局部污染物排放的分布及变化,而通过垂直扫描测量可对边界层气溶胶垂直结构的时空演变进行有效分析。