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月球是深空(行星)探测的首要对象之一，是人类迈向深空的前哨站。中国首次月球探测工程又称“嫦娥工程”，整个工程分为“绕、落、回”三个阶段。其中，绕月探测工程已经随着2009年3月1日嫦娥一号的受控落月而获得圆满成功。作为嫦娥一号上8种有效载荷之一，干涉成像光谱仪(IIM)承担着获取月球表面有用元素与物质类型的含量与分布的科学目标。嫦娥一号干涉成像光谱仪已经获得了大量的科学数据，这是我国未来进行月球探测和科学研究的宝贵基础资料。本论文主要围绕嫦娥一号干涉成像光谱仪的数据处理与科学反演工作展开。 行星科学是一门新兴的交叉学科，涉及天文学、地球科学、物理学、化学、生物学等诸多学科领域。行星光谱学是行星科学内最为活跃、科学产出最为丰富的分支之一。本论文主要研究月球可见近红外光谱学，相关工作以嫦娥一号的光谱仪有效载荷--干涉成像光谱仪为中心展开。干涉成像光谱仪为世界上首台干涉型成像光谱仪器应用于月球探测，它采用三角共路干涉仪(Sagnac)，推扫式实现月球表面成像，在200km轨道高度可提供月表空间分辨率为200m/pixel的32谱段(0.48-0.96μm)高光谱影像。在轨运行期间，干涉成像光谱仪共获取覆盖月球南北纬70°间84％范围区域的数据。干涉成像光谱仪数据经过数据预处理流程，图像由干涉图生成光谱辐亮度图像2A级数据。为了消除因太阳光照-观测几何带来的影响，我们采用修正Lommel-Seeliger模型对干涉成像光谱仪数据进行了光度校正。随后采用2225轨数据中Apollo16附近平坦且物质成份均一的区域作为反射率定标区域，利用Apollo16月壤62231样品实验室双向反射率数据，将干涉成像光谱仪数据反演为可供科学反演应用的双向反射率数据。 干涉成像光谱仪数据的质量评价是利用数据开展科学反演的重要前提和基础。对IIM光谱数据目视分析结果表明，第1-5，31，32谱段图像质量较差，第13谱段存在明显的条纹状噪声。IIM影像数据质量与Clementine数据比较在清晰度和信息量方面比Clementine数据略好，几何精度与Clementine相当。对于光谱数据评价基于各谱段的标准差、相对偏差、信噪比等方面，总体来看IIM第5谱段至第31谱段信噪比较高，噪音低，质量较好，其余波段应谨慎使用。IIM数据的光谱不确定度小于10％，满足仪器的指标。 论文利用干涉成像光谱仪数据开展了月表元素和矿物等物质成分的科学反演工作。月球表面的FeO和TiO2的分布对于研究月球岩石演化和岩浆洋历史具有重要意义，同时它们也是未来月球资源开采与利用的重要对象。在Apollo和Luna采样点附近的干涉成像光谱仪数据与月球样品中FeO和TiO2含量分布(月面真值)的基础上，我们推导出FeO和TiO2反演公式，并将反演结果同国际上已有的ClementineUVVIS光谱反演结果比较，表明干涉成像光谱仪数据具有反演月表FeO和TiO2分布的应用潜力，但定量反演结果与国外仍有一些差异。基于月球表面的风化程度的分析，我们在FeO模型基础上进一步提出了月球表面光学成熟度反演的公式。此外，我们利用LSCC月壤进行月球表面MgO和Al2O3反演，并初步开展了月球辉石矿物的反演和填图。