● 摘要
近海岸及内陆浅水水体中的水生植被能够有效地吸收富营养化水体中的氮、磷元素，抑制水华的发生，具有重要的生态价值。基于地面光谱测量与遥感影像的水生植被分类与变化监测方法已经得到应用。但目前对太阳辐射与水生植被—水体耦合系统相互作用的机理的认识还不够清楚，这在一定程度上限制了水生植被的遥感应用的发展。在借鉴陆地植被冠层建模及水体建模的相关理论及方法后，本文探讨了三种水生植被冠层方向反射模型的构建方法，并进行了模型的验证与分析。
1.建立了一种水生植被辐射传输模型并基于地面实验进行了验证。介绍了相关的植被冠层模型、水体生物光学模型以及波浪水面建模方法，描述了针对多层介质、基于累加法的模型实现方法。利用野外测量的多角度反射光谱数据对建立的模型进行了验证，分析了水生植被的方向反射特性及反射光谱的特征。在缺乏部分实测辅助参数的情况下，模型模拟数据与测量数据的吻合程度尚可。
2.建立了一种水生植被蒙特卡洛模型，并针对不同的场景对辐射传输模型的模拟结果进行对比验证与分析。模型采用三角形代表叶片，考虑了波浪水面的影响，在不同的叶倾角分布等情况下对辐射传输模型进行对比验证，分析了相应因素对冠层反射率的影响。两种模型计算结果的一致性较好。
3.对水生植被的几何光学建模进行了初步的探索。选择圆柱体为基本单元，将视场内的分量分为水面以上及水面以下两部分，考虑了水面反射及透射的影响。对不同冠层疏密等情况下挺水植被的方向反射特性进行了模拟分析。
此外，本文针对所建立模型的不足以及今后改进的方向进行了讨论。通过水生植被冠层的遥感建模，有望为水生植被的遥感监测、分类以及生物理化参数估算提供新的思路。