由卫星资料反演的云项高度参数是天气学、气候学急需的重要科学资料，但是当前云顶高度的反演精度尚存在很多问题，大大限制了云高参数的实际应用，以至于如何提高云高计算的准确度问题，成了卫星气象学的一项待解难题。如果这问题能够解决，将会大大提高和改善天气分析和数值预报的质量，这有着重要的科学意义。鉴于国际学术界将几何定高作为最有希望的卫星风改善途径之一的共识，本文选取静止卫星云顶高度定量反演方法作为研究目标，通过几何分析的途径来探讨这一科学问题，以期在卫星资料定量反演领域有所突破。 本研究通过大量分析后确认，气象卫星图像的精确定位问题的探讨和成功解决，是开展几何方法云顶高度定量反演研究的必要前提条件。 关于图像精确定位的问题，本研究首次提出三轴稳定气象卫星的图像星下点和地球边缘包含着图像导航的信息，通过尺度分析法查明了GOES卫星图像定位误差来源主要是仪器热形变，以这些分析为基础，按照改善定位参数计算流程和改进定位参数求解过程两个研究思路，提出了图像定位的新算法，新算法解决了GOES卫星图像的定位难题，使得图像定位达到1Km量级的高精度，为几何方法云顶高度定量反演扫清了障碍。 关于云顶高度几何反演方法研究，分别就阴影法和视差法做了探讨。在阴影法的探讨中，提出了视线追踪反演云高的新方案，适应了静止气象卫星的成像特点，通过迭代计算提高了阴影法的反演精度；在视差法的探讨中，通过模拟分析明确了双星视差法云高反演的最佳卫星空间偏移为60度，GOES卫星视差法可见光通道云高反演精度为700米；开展了图像追踪区域和目标匹配模板的尺度优化分析，确定了GOES卫星视差法目标匹配的最佳模板尺度为：可见光通道20.4Km×20.4.Km、红外通道38.4Km×38.4Km；提出了双向目标追踪的质量控制新方案，将追踪准确率提高到99.9％。在此基础上建立了新的视差分析计算流程，实现了目标匹配视差分析过程和视差高度转换过程分离和算法的并行化，从而大大提高目标识别速度，建立了高空间分辨率的几何云顶高度精确反演算法。 通过多项对比试验和实况检验表明，本研究提出的几何云顶高度反演新算法性能优良。将这项方法用于GOES卫星图像云顶高度的反演试验，成功地获取了可见光、中波红外、长波红外等多通道的大范围的高空间分辨率的高精度云顶高度信息。综合地基观测与天基遥感信息，将几何云高反演结果与现有技术手段获取的信息进行的全面比对，得到的主要结果和新认识如下： 1)可见光通道阴影法和视差法的云顶高度反演结果一致，计算精度达到了500-700米的高精度，接近视差法云高反演精度的理论极限，证实本研究研发的几何云高反演算法准确可靠。 2)将视差法与物理法的反演结果进行对比，证实在物理法难以准确工作的低云区和反演误差较大的高云区，视差法均获取了丰富的云高信息。对试验区全区域的对比分析表明，视差法的反演精度、空间分辨率以及目标识别效率等方面均全面优于目前广泛采用的物理反演方法。 3)着眼于探测目标的辐射特性，对视差法的反演结果的分析发现，视差法反演结果不但包含了云顶的高度信息，而且还包含着大气中湿度层和冰晶层的高度信息。基于这一新认识，本研究进一步发现，尽管视差法对各通道的云顶高度反演均有效，但是对特定通道，更具有特殊的敏感性，指出：在可见光通道更适用于低空云高反演，红外窗区通道更适用于高云的云高反演，而中波红外通道更适用于冰云高度反演。这些特点概括了视差法反演的云高信息所代表的云特性，并提示我们：将视差法反演得到的多通道云高进行对比，可能会为云分类和相态识别提供新的重要判据。由此显示出视差法云高反演包含的丰富的信息，具有广阔的应用前景。