【正文】 子對輻射的作用，即，就是所謂的葉面傾角分布函數(shù)。為了計算群體中輻射的空間分布，首先必須確定群體中任一高度上的空隙率（即輻射通過群體時未被截獲的概率）。對于朗伯面，其雙向反射分布函數(shù)為常數(shù)，則半球反射率為圖（）示意圖 （）或 （）167。的物理意義是沿（，）方向出射的輻亮度與沿（，）方向入射在被測表面產(chǎn)生的輻照度之比。目前學術(shù)界廣泛接受的定義為[18] （）其中，為入射光方向，由天頂角和方位角表示；為反射光方向，由天頂角和方位角表示；為入射光輻亮度；為反射光輻亮度；為入射光方向的立體角。而理想的粗糙表面（即朗伯面）對任何方向的入射光都呈漫反射，既反射光是在全方位上均勻分布的，與入射方向完全無關(guān)。167。167。針對水平均勻群體，采用混濁介質(zhì)模型；對于非均勻分布群體，采用混合模型，給出了植被內(nèi)光輻射分布和表面雙向反射分布函數(shù)的解析表示式，并對不同形態(tài)結(jié)構(gòu)的植被群體進行了模擬計算和分析。但是，作為地表輻射特性分析以及進一步的圖象模擬，要想獲得植被內(nèi)光輻射分布的完整描述，從而計算植被組分的光輻射吸收和表面的反射參數(shù)，必須考慮植被組分的非朗伯特性以及各種傾角組分的貢獻，在一般情形下進行分析計算。以往許多文獻的作者在利用混濁介質(zhì)模型或混合模型分析植被表面的反射特性時，要么簡單地將植被群體假設(shè)為是由水平葉面和豎直葉面組成的，將植被表面反射特性與植被群體的簡化結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來[9,10]；要么將植被組分看成是完全的朗伯體，由此分析任意傾斜組分的散射特性，得到各類散射系數(shù)，進而計算表面的反射特性[11]。植株的每部分又類似于混濁介質(zhì)模型，被認為是光學性質(zhì)已知的吸收體和散射體，同時還考慮群體的多次散射作用?；旌夏Ｐ褪菐缀文Ｐ秃突鞚峤橘|(zhì)模型的綜合?；鞚峤橘|(zhì)模型的出發(fā)點是將植被各部分假定為已知光學性質(zhì)和取向的小吸收體和散射體，群體被處理成輻射場在垂直方向發(fā)生變化、水平方向隨機分布的平面平行層（PlaneParallelLayer）的集合，通過引入葉面積指數(shù)和葉面傾角分布等概念來考慮群體結(jié)構(gòu)的影響。許多學者在這方面作了大量的工作，他們依據(jù)不同的研究對象或研究目的提出了各種物理模型，歸納起來可分為四類，即幾何模型、混濁介質(zhì)模型、混合模型和計算機模擬模型[8]。這可使遙感技術(shù)的方法和應(yīng)用產(chǎn)生質(zhì)的飛躍，也就是目前研究在國際上成為熱門課題的原因所在。對于植被，就是說可得到許多在生產(chǎn)中十分有價值的生態(tài)參數(shù)[6]。當入射光線直射時，兩者之間僅差一常數(shù)，所以可認為是的極限形式。在實際測量及應(yīng)用中，為了便于在遙感器中直接實現(xiàn)，常常采用以有限面積為基礎(chǔ)，被稱之為“方向反射系數(shù)”（）的物理量來代替。由于自然地物既非理想的光滑面，又不是完全的朗伯體，其反射輻射分布同時受到入射方向和觀測方向的控制。當把植被作為目標進行遙感、遙測，或以植被為背景對軍事目標進行偽裝和鑒別時，對植被表面反射特性的了解是十分必要的。167。第二章 植被光輻射傳輸及表面反射特性研究本章描述了光輻射在水平均勻和壟狀非均勻植被中的傳輸過程，導出了具有非朗伯特性組分群體直射衰減系數(shù)、漫射衰減系數(shù)、漫射散射系數(shù)、方向散射系數(shù)以及雙向散射系數(shù)。確定了表面雙向反射分布函數(shù)的解析表達式，分析了不同形態(tài)結(jié)構(gòu)植被的表面反射特性。 引言 植被中的光輻射分布以及植被組分的光輻射吸收，對植物的光合作用有非常大的影響。因此，植被群體光輻射傳輸、植被光輻射吸收以及植被表面雙向反射特征的研究在遙感信息識別、植物污染與病蟲害檢測、農(nóng)作物估產(chǎn)以及配合地質(zhì)找礦等方面都有廣泛的應(yīng)用價值[14]。因此，植被反射系數(shù)是隨輻射源（太陽）方向和儀器測量方向變化的一個概率函數(shù)，通常稱之為雙向反射分布函數(shù)（Bidirectional Reflectance Distribution Function）。被定義為在相同光照條件下，地物在某一方向的反射輻射強度與水平朗伯體在同一方向的反射輻射強度之比[5]。對于同一地物目標，通過從不同的方向，在不同的光照條件下測量其，依據(jù)描述地物與輻射相互作用的物理模型即可反演出地物的幾何結(jié)構(gòu)。同時，若在幾個不同的波長處測得其，依據(jù)上述物理模型和植被組分的特征光譜，就可鑒別植被的災害情況[7]。但是，要實現(xiàn)上述目標，除了要在多角度遙感系統(tǒng)研制方面進行大量的工作外，建立精確的描述地物相互作用的模型是關(guān)鍵的一步，也是當今研究的核心。從應(yīng)用角度看，混濁介質(zhì)模型和混合模型更適合于模擬植被的輻射吸收和表面反射特性?；谏鲜黾僭O(shè)，目前已經(jīng)出現(xiàn)了眾多的具體模式，其中Suits[9,10]和Verboef[11]所提出的五參數(shù)四通量微分方程組，考慮了各參數(shù)隨太陽位置和觀測方向以及葉面傾角的變化，理論比較簡單、實用，在植被遙感中得到了廣泛應(yīng)用。群體仍象幾何模型那樣被處理成具有一定幾何形狀和空間分布特征的植被集合?；旌夏Ｐ褪峭ㄓ媚Ｐ?，它既適合于稀疏群體，又適用于密閉群體。這些假設(shè)可以簡化分析和計算步驟，對于利用模型和表面反射參數(shù)反演各類植被特征參量（如產(chǎn)量估算）時是十分有利的[1217]。本章從基本的光學原理出發(fā)，分析了各種傾角分布、具有非朗伯特性組分的植被群體的散射特性。本章作者的主要貢獻為，首次推出了具有非朗伯特性組分的植被群體的直射衰減系數(shù)、漫射衰減系數(shù)、漫射散射系數(shù)、方向散射系數(shù)以及雙向散射系數(shù)的解析表達式；給出了非均勻植被群體的光輻射分布以及表面雙向反射分布函數(shù)的解析表達式；探討了植被微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)（葉面傾角分布）和宏觀形態(tài)結(jié)構(gòu)（單株外輪廓形狀）以及入射方向和觀測方向?qū)χ脖槐砻娣瓷涮匦缘挠绊憽?基本概念植被內(nèi)光輻射分布以及表面反射特性描述，必將涉及到雙向反射分布函、光輻射平均透射理論以及植被組分傾角分布函數(shù)等一些基本概念，本節(jié)就上述概念進行簡要的介紹。 雙向反射分布函數(shù)大家知道，理想的光滑表面對入射光線呈鏡面反射，既入射光、表面法線和反射光在同一平面內(nèi)，反射角與入射角相等。對于既非理想的光滑面，又不是完全的朗伯體，其反射輻射分布同時受入射光方向與觀測方向的控制，反射系數(shù)是隨入射光方向和觀測方向變化的一個概率函數(shù)，通常稱為雙向反射分布函數(shù)（為表示方便，以下用代替）。上式表明，是由四個變量（，）的復雜函數(shù)。上式也可用入射功率與散射功率表示為 （）當非偏振光入射時，半球散射總功率為 （）其中為上半球空間。 平均透射理論在植被群體中，任一高度上的總輻照度是由直接到達該高度的直射太陽輻射、天空漫射輻射以及植被各部分（葉、莖、花等）所截獲輻射的反射和透射部分之總和所組成的。對于隨機分布葉面，由于葉面在植被層中任一位置出現(xiàn)的可能性相同，輻射穿透植被而未被葉面截獲的概率為[19] （）其中， （） （）式（）至（）中，為第類組分的單邊面積密度（m2/m3）；為葉面在方向的平均投影函數(shù)；為植被組分傾角歸一化概率分布函數(shù)，表示在高度處單位體積內(nèi)、第類植被組分之法線落在方向單位立體角內(nèi)的概率；為植被組分法向，由天頂角、方位角表示；。一般情況下，葉面分布是方位角對稱的，只與葉面傾角有關(guān)，而與葉面方位角無關(guān)。yxz 葉面法向矢量和入射光方向矢量球坐標示意圖與的關(guān)系如下 （） 如果不同高度處的葉面密度為常數(shù)，并且不同高度處的葉面傾角服從同樣的分布函數(shù)，則由（）式有 （）其中，為衰減系數(shù)；為植被向下累積葉面積指數(shù)（m2/m2），有