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基于辐射传输模型MonoRTM计算天空亮温度，使用多元线性统计回归方法和BP神经网络方法分别对大气温度和水汽密度廓线进行了反演，检验并分析了两种方法的反演精度。结果表明，多元线性回归方法反演的温度偏差总体不大于6K，反演的水汽密度偏差小于4g/m^3；神经网络方法反演的温度偏差小于2K，反演的水汽密度误差总体不大于2g／m^3。与探空数据的对比表明，对于大气温度和水汽密度反演，BP神经网络方法的反演结果都要比多元线性回归方法的反演结果更接近探空资料值。