多层共轭自适应光学(MCAO)等技术可以有效改善湍流大气的干扰。为了MCAO的设计和性能优化，需要对址点的大气湍流轮廓线进行测量。基于面源目标像相对运动方差或协方差统计反演的湍流轮廓线测量方法得到的反演线性方程组需要通过离散化获得，离散化误差导致观测视场不能太大。较小的视场使方程数目受限，导致湍流轮廓线反演结果受运动方差或协方差测量误差的影响。以PML方法为研究实例，提出了分层积分系数矩阵方法，该方法可以显著改善离散化误差，大幅增加观测视场范围，降低协方差误差对测量结果的影响，提高湍流轮廓线的反演精度。数值模拟结果表明，基于分层积分系数矩阵的PML方法的视场可达到400″，测量误差也可大幅度降低。

太阳强热辐射导致太阳望远镜光机系统热形变，引发较明显的时变焦点位置漂移。离焦像差影响高分辨观测，降低观测图像的空间分辨率，因此需要探测并补偿望远镜的离焦像差。由于大气湍流的影响，一般的基于图像处理的焦点探测方法不能有效地运用于地基太阳望远镜。而天文望远镜常用的基于Shack-Hartman波前探测的方法，在观测太阳边缘和低对比度的太阳米粒结构时无法工作。因此，提出一种基于图像能谱分析的焦点探测方法，该方法以图像能谱比的低频分量平均值作为焦点探测评价函数，能够消除目标信息的影响和平滑大气湍流的影响。实验证明，该方法的探测精度和探测时间分辨率能满足地基太阳望远镜不同观测目标的高分辨观测的需要。