气体灾害对人类和自然的危害日益加重，由于气体的物化特性，常规的探测手段很难高效的实现气体检测的目的，红外高光谱遥感探测手段能够反映场景内的温度信息和光谱信息，是灾害气体检测最有效的手段之一，具有极高的军事和民用价值。本文以研究气体红外高光谱数据的特点为出发点，以气体的辐射成像模型为基础，实现气体红外高光谱数据的建模与检测，为构建灾害气体的监测体系提供帮助和指导。为了实现这一目标，本文主要进行了以下三方面内容工作：首先，本文阐述了热红外辐射的四个基本定律，重点对这些定律进行分析，总结发现了红外高光谱成像的部分规律和推论，并基于大气成分对辐射传输的作用，分析了大气在红外辐射传输过程起到的辐射、散射和吸收作用，并研究分析了红外辐射成像机理和高光谱成像机理。然后，研究了气体红外高分辨率光谱成像建模与仿真技术。气体区域与周围环境的温度差异，是气体红外检测的基础，而气体对辐射能量的吸收作用是气体光谱特征成像的根本。基于朗伯-比尔定律，本文研究了气体对光谱辐射传输的影响，同时分析了气体目标场景的红外光谱辐射传输模型，并基于此，构建气体光谱库，进行大气环境仿真，并构建温度分布模型，通过对红外辐射基本定律的分析，最终完成了光谱范围8μm-14μm的单一气体和混合气体的远红外高光谱仿真研究。最后，分析研究了红外高分辨率光谱图像在气体检测方面的应用。基于红外辐射的基本定律，通过气体信号检测模型进行分析，构建出单一气体和混合气体的线性检测模型，利用匹配滤波器、自适应余弦一致性滤波器和自适应匹配滤波器算法，对仿真出的单一气体红外高光谱数据进行检测。实验结果表明，可以利用传统高光谱的检测方法对气体数据进行分析检测，并通过实验验证了其对噪声、光谱分辨率和大气场景估计误差的鲁棒性；同时，对仿真出的混合气体红外高光谱数据进行处理，最终实现对混合气体的检测和丰度提取。