随着高光谱遥感技术的快速发展与不断完善,高光谱遥感技术诞生初期,主要应用于地质调查领域。1988年以后,高光谱遥感技术己成功地应用于大气科学、生态、地质、水文和海洋等学科。由于高光谱以分辨率极高、波段连续性强著称,能够获取目标物精细的光谱信息,对目标物进行直接识别及微弱的光谱差异分析。本文基于高光谱遥感对植被理化特性和农学参数的提取研究理论,采用线性与非线性回归分析和逐步多元回归分析方法对台湾相思树、桉树和木荷3个树种叶片叶绿素、类胡萝卜素和碳、氮含量进行预测研究。目的是寻找一些适于估算各树种叶片生化组分含量的敏感波段和特征参量,建立叶绿素、类胡萝卜素、碳和氮含量与光谱特征参量间的数学关系模型。本文研究主要采用三种方法：第一种是采用叶片光谱的不同形式的变化,主要包括一阶导数、原始光谱等与不同生化参数变量构建回归关系；第二种是利用“三边位置”、波深宽度、“三边面积”等与叶片生化组分参量构建回归关系；第三种是通过几何光学模型反演光谱曲线,再根据曲线敏感波段提取参量与生化组分构建相关关系。本文研究结论包括：(1)采用经植被光谱的一阶导数、连续统去除、包络线去除等方法处理后的光谱数据与植被的生化组分含量的相关关系要明显优于未进行处理的光谱数据,并且通过获得的“三边"参数、波段深度、波深中心归一化、波段面积归一化变量均对生化组分含量的估算有很大的潜力。(2)对生化组分含量估算模型构建中,除了在可见光和近红外区域范围以外的部分,中红外波段中也存在少数波段能够对林木叶片中的叶绿素和类胡萝卜素含量的估算起到一定的协同作用。在构建的三种树种的生化组分估算模型中,对叶绿素含量、类胡萝卜素含量的估算模型要远优于对碳、氮含量的估算模型。该结论也证实：对林木生化组分中的碳、氮含量估算还要结合光谱植被指数以及树种的其他物理参数。(3)基于LIBERTY辐射传输模型,通过对模型参数的调整和改变,该模型能够模拟出不同叶绿素含量、不同水分含量及不同叶肉结构参数下的叶片光谱反射曲线。并通过模型拟合从可见光到近红外波段的平均叶片反射光谱,估算叶绿素含量。比较了模型拟合计算的叶绿素含量与实验室测得的叶绿素含量。模型精度较高可以通过模型估算获得与实验室化学方法测量相同精度数据。(4)通过采用PROSPECT模型模拟出的结果进行分析,发现叶绿素含量的变化主要对400-900m之间的可见光和短波红外光谱产生曲线影响。利用该模型能够较好的模拟叶片反射光谱曲线,对不同波段的敏感性分析结果表明,更改模型的可变输入参数和固定参数,通过调用PROSPECT模型构建查找表来反演叶片的叶绿素含量是切实可行的,并且反演结果和精度都较高,能够与实验室测定数据达到相同精度。(5)通过对叶片水平下的光谱曲线估算叶片的生化组分含量构建的模型精度较高,能够满足对林木生化含量的估算,继而为进一步通过Hyperion影像来反演林木冠层生物量和LAI提供研究依据。