从国家未来战略需求出发，对发展陆海激光雷达需求进行了分析，介绍了陆海激光雷达的特点和国内外星载激光雷达卫星发展的现状，提出了未来星载陆海激光雷达卫星的发展方向，以及在轨预期数据的应用产品，给出了星载海洋激光雷达关键技术及解决途径，阐述了“十四五”期间陆海激光雷达的应用前景。

颗粒物后向散射系数(particulate backscattering coefficient, b_bp)是海洋光学应用于海洋生态学和生物地球化学研究的核心参数。但目前常用的原位方法短时间内无法完成大范围的探测，被动水色遥感无法在缺乏光照以及有云的条件下工作，相比之下，主动遥感方式星载激光雷达可以突破以上限制，在海洋探测方面具有极大的优越性。2006年发射的CALIOP成为首个能够提供全球海洋b_bp数据的星载激光雷达，特别是为极地观测和昼夜观测提供了重要数据。文中详细介绍了CALIOP系统原理及其三级主要数据产品，重点梳理了利用CALIOP 532 nm偏振通道退偏比反演b_bp的方法以及后续的退卷积校正系统瞬态响应等改进措施，总结出了一套详细完整的反演流程，开发出对应算法并展示了b_bp的反演结果，旨在为我国未来星载海洋激光雷达的数据处理及应用工作提供参考。

近年的研究表明：全球的许多海湾和海区出现水母数量增加甚至暴发的现象，对海洋生态环境、海洋渔业、滨海旅游业、核电安全等产生了负面影响。2017年8月，自主研制的船载偏振海洋激光雷达在黄海海域开展了实验测量，观测到丰富的强散射个体信号，结合视频监控信息，判断信号来源于水母（沙海蛰），证明偏振海洋激光雷达能够实现水母个体的遥感探测。研究结果表明，同一水域水母的光学特性表现出聚类的特点；不同水域的水母信号对比度相近、退偏率不同，说明水母的光学特性与其生存水域环境密切相关。因此，偏振海洋激光雷达可以高效、经济、精确监测水母分布和数量变动状况，其未来的推广可以完善我国海域水母动态监测手段。

海洋有机碳存量估算对研究碳循环过程和预估气候变化趋势有重要的作用。海洋有机碳存量可以通过遥感反射率、水体光学特性等参数反演得到。根据东海水域的水体特性，对比了多种有机碳反演算法，并结合东海有机碳垂直分布情况，得到一套完整的东海有机碳存量估算模型。利用2010年MODIS提供的遥感反射率数据和Argo提供的温盐数据，对中国东海区域的有机碳储量分季节进行计算分析。结果表明东海全水柱有机碳储量在1.530×10¹⁴ g到2.125×10¹⁴ g之间，真光层有机碳储量在4.119×10¹³ g到7.980×10¹³ g之间。全水柱有机碳储量整体呈现冬季高、春季低的特点，真光层有机碳储量整体呈现夏季高、冬季低的特点。从2006年至2015年，有机碳存量呈波动上升趋势。对东海有机碳存量进行了较为准确的估算，为今后我国海洋碳储量的评估提供了可供参考的思路。

增益比定标误差是影响偏振激光雷达退偏比精度的主要因素之一，观测前必须进行准确的增益比定标。本文分析了现存多种增益比定标方法的基本原理，并通过实验对比了+45°法、±45°法、∆45°法、旋转拟合法与退偏器法等增益比定标方法的定标准确性与优缺点。实验结果表明：∆45°法、±45°法与旋转拟合法在对准偏失角较小的情况下定标相对准确，但±45°法与旋转拟合法操作较为繁琐。+45°法在无对准偏失角的情况下定标误差仍较大。退偏器法操作最简便，但会受到非理想退偏器的制约。通过理论分析与实验对比，本文给出了增益比定标方法的最佳选择，即在一般情况下采用∆45°法定标，在有高精度退偏器的情况下采用退偏器法定标。