随着全球气候的变暖、各种地质灾害的频发,世界各国对地球生态环境问题越来越关心。绿色植物通过光合作用将太阳能转化成化学能,将大气中的二氧化碳转化成有机物,为人类提供最基本的物质和能量来源。植物的各种生态过程,诸如蒸发、蒸腾、初级生产、废物分解等,都与植物体内的生化参数如叶绿素、水分、蛋白质、木质素、纤维素等以及物理参数如叶面积指数(LAI)、光和有效辐射(fPAR)密切相关。如何计算植物固碳能力,估算植物的生产力、生物量和评价其生态效益价值成为目前各国学者研究的热点问题。遥感技术以其大面积、快速、动态的优势可在不破坏植物物理结构的同时获得不同时间和空间尺度的植物冠层信息,高光谱作为遥感发展的又一个里程碑,能提供更加丰富的光谱信息,在识别植物、反演植物的理化参数上具有更大的优势。在国家自然科学基金项目“基于叶面积指数反演的城市绿量空间格局研究(30972413)”的支持下,本文以华中地区的主要园林植物种为研究对象,进行高光谱遥感数据反演植被叶绿素、LAI与物种识别方法的研究,主要的研究工作包括：(1)分析了非成像光谱仪ASD、成像光谱仪HyperScan数据采集规范与数据处理的基本方法,这位为后续的研究能顺利开展奠定了良好的基础。(2)在总结现有大气纠正算法的基础上,针对高光谱的EO-1 Hyperion传感器和国产HJ卫星HSI传感器的高光谱图像进行的大气纠正。对拥有短波红外(2.1μm)、蓝(0.47μm)、红波段(0.66μm)的Hyperion高光谱数据,综合考虑水汽、气溶胶的影响,采用暗目标法利用循环迭代的方式,在基于6S辐射传输模型基础上,反演水汽含量、气溶胶光学厚度,进行大气纠正,取得了较好的效果；研究了HJ卫星高光谱数据的定标方法及其大气纠正,以武汉和三峡库区的HJ卫星高光谱数据为例,采用反射率基法,获得HSI传感器的定标系数,发现该定标系数可以较好的还原星上植被反射率；对定标后的HSI数据利用已知的大气水汽、气溶胶参数,采用基于6S辐射传输模型的查找表法,对HJ卫星高光谱数据进行大气纠正,可较好的纠正大气的影响恢复植被光谱信息。(3)在测量植物叶片、冠层光谱的基础上,分析比较了不同观测尺度的植物光谱的差异；在验证PROSAIL植物冠层辐射传输模型对华中地区主要园林植物种的适应性的基础上,分析了从叶片尺度到冠层尺度转化中,模型中叶肉结构参数、叶绿素含量、干重、叶片含水量、LAI、太阳天顶角等参数对植物光谱的影响；将PROSAIL模型与6S大气辐射传输模型耦合,分析从地表到星上反射率的转化过程中,叶绿素含量、LAI、气溶胶光学厚度、大气邻近效应、空间分辨率等参数的变化对星上数据的影响。(4)从植物叶片尺度、单株植物冠层尺度出发,分析光谱数据与叶绿素含量、LAI的关系,在基于光谱指数的统计模型反演叶绿素含量、LAI的基础上,比较了NDVI、SAVI2、CI等光谱指数选择不同波段区间时的反演效果,并分析光谱波段宽度对叶绿素、LAI反演效果的影响；同时,研究了基于物理模型反演植物色素含量的方法,比较了模拟退火、遗传算法等最优化算法在反演中的效果,并分析了不同波段宽度对物理模型反演效果的影响,最后利用我国HJ卫星的高光谱数据反演三峡库区的植物冠层参数。(5)从单株冠层尺度出发,分析不同植物类型其叶绿素、干重等理化参数的差异,利用地面光谱成像设备HyperScan获得的单株树冠高光谱数据进行树种分类与识别,利用植物中蓝紫波段吸收峰M(λM,RM)、蓝边B(λB,RB)、绿峰G(λG,RG),黄边Y(λY,RY),红谷R(λR,RR),红边V(λV,RV),近红外平台I(λI,RI)这7个特征点的反射率和红边斜率SV、绿峰净高度HG、红谷净深度HR、绿峰半高宽AWG、红吸收峰半高宽λWR5个特征参数构建植物识别的特征向量,采用马氏距离分类、最大似然法,Fisher判别这三种聚类进行植物种类分类与识别,并将该分类模型应用到我国HJ卫星高光谱卫星上,分析我国HJ卫星进行植物分类的应用潜力。