中高层大气是地球大气系统中一个重要的能量耦合区域,特别是中间层与低热层区域（Mesosphere and Lower Thermosphere,MLT）处于中性大气与电离层大气之间的过渡窗口区,是大气光化学和动力学过程最为复杂的一个区域。该区域内有丰富的气辉辐射,而气辉作为中高层大气重要的光化学现象,携带有重要的光化学和动力学信息,借助气辉辐射探测研究中高层大气物化特性已经被广泛采用。本文基于自主研发的中间层顶气辉光谱光度计（MASP,Mesopause Airglow Spectrum Photometer）,以O₂（0-1）谱带气辉辐射为探测目标,对南京上空94km的中高层大气转动温度的探测方法进行了详细研究。本文主要进行了以下几个方面的研究工作:1、对探测系统实现温度探测的原理和方法进行了研究。选择以O₂（0-1）谱带为探测目标,利用转动谱线测温法的原理实现对温度的探测。2、设计了MASP光学系统,并对其结构进行优化。依据探测原理给出了MASP探测仪器整体的光路设计,对探测系统的关键器件窄带干涉滤光片的特性进行了详细分析。在完成探测仪器整体搭建后又进一步对结构进行优化,提升探测精度。3、对探测系统的正演模型,定标方法,数据反演流程进行了研究。建立正演模型,从正演图像中计算出合成光谱。给出了反演算法的详细流程,包括暗噪声、宇宙射线和连续光谱背景杂散光的剔除方法,同时提供了实际观测合成光谱的计算方法,温度反演流程及其误差的评估。4、进行实地观测,对观测个例进行详细分析,2018年9月在南京信息工程大学气象观测基地（118.78^oE,32.07^oN）开始地面探测。对观测期间的个例进行了详细分析,观测结果表明,仪器有能力探测小尺度的重力波扰动,同时也能够探测4h和8h的潮汐波引起的温度扰动过程。将2018年10月份期间连续观测的温度结果做统计平均,与NRLMSISE-00模型进行对比,显示了较好的一致性,证明了MASP的可靠性。