在光波大气传播、通过大气的成像研究、自适应光学、天文观测等工程应用中，大气相干长度、大气湍流外尺度和光传播路径上横向平均风速均为关键的大气光学参量。本文根据光波到达角起伏空间相关特性和时间变化特征，研究了这三个关键参数的测量方法、研制了相应的测量系统、并开展了观测实验，与其它技术获得的结果进行了对比分析，验证了这些方法的有效性和可靠性。主要研究内容包括：　　 ⑴提出了根据多方向上的到达角起伏方差获得大气相干长度方向特征的测量方法；从湍流大气中光波的相位结构函数得到光波到达角起伏协方差与大气湍流外尺度的关系，利用图像差分抖动方差的归一化得到了大气湍流外尺度的测量方法；基于光波到达角起伏速度结构函数，利用两组正交基线方向上的光波到达角起伏速度结构函数之间的关系，得到了光传播路径上横向平均风速的测量方法；　　 ⑵自行研制了能同时间、同光路测量大气相干长度、大气湍流外尺度和光传播路径上的横向平均风速的测量设备；　　 ⑶利用自行研制的设备对这三个关键参数进行了实际测量，并与其它测量技术进行了对比分析。测量数据自洽性好，可靠性强；　　 ⑷根据有限湍流尺度下的相位结构函数，探讨了有限湍流尺度对成像系统的长曝光图像的分辨率和大气相干长度的影响。