草地是一种重要的地表植被，在生态环境中起着举足轻重的作用。遥感以其大面积、快速、动态的优势在宏观生态研究中得到广泛应用。利用遥感技术进行草地植被生态系统参量有效的反演和推算必须深入草地植被各种特性，需要有专门针对草地各种特性展开遥感技术全面系统的研究。在国外，植被遥感的研究向精准化方向发展，叶片的非朗伯性是重要的研究方向，目前国内普遍研究将草地植被视为朗伯体，忽略草地的异面性。真实性检验的研究一直是遥感研究的重点和难点，针对产品的真实性检验，国内在这一方面的研究较少，需要成熟的方法，我们可以在此方向展开初探性研究，尝试解决真实性检验的核心问题。　　 因此，本文根据草地植被的实验现象，针对浓密草地和稀疏草地不同的特点，通过模型和方法的研究，解决草地辐射异面性和方向性研究及真实性检验的一些关键问题，使得草地植被能更有效地应用到遥感应用中。本文主要的研究内容包括三个方面：　　 (1)首先改进叶片模型PROSPECT，参考EPROSECT的思想(李静，2007)，在此基础上，新加入植被叶片内干物质不均匀分布造成叶面正反面反射率和透过率的影响，以及叶内各生化参数不均匀分布造成的叶片正反面透过率差异，并且把最初应用于棉花的异面性模型应用到草地异面性模型，构建叶片异面性模型REPROSPECT模型，模拟草地叶片的正反面反射率和透过率。改进冠层模型PROSAIL，构建冠层异面性模型REPROSAIL模型，模拟考虑草地叶片辐射异面性的草地冠层解决了目前绝大多数叶片模型和冠层模型不考虑叶片异面性的问题。在内蒙天然草地实验区和北京人工草坪实验区针对浓密草地叶片开展的叶片波谱观测实验，表明叶片辐射异面性不可忽略。基于草地叶片的波谱特征分析，认为叶片内部物质(叶绿素a+b、叶含水量、叶内干物质)分布不均匀是造成叶片异面性的主要原因。分别对REPROSPECT模型和REPROSAIL模型进行参数敏感性分析，结果表明，生化物质在叶片内不均匀性分布越明显，叶面正反两面的反射率差异性越大，透过率的差异性也越大。且不同的生化物质的不均匀分布造成的差异是不同的，影响的波段也各不相同。同时，还利用异面性模型REPROSPECT模型解释了叶片波谱观测实验的实验现象。结果表明，叶片异面性不能忽略，如忽略将会给叶片辐射性和冠层辐射性模拟带来巨大误差。　　 (2)其次，针对稀疏草地特征，基于计算机三维仿真CLAMP模型和光子逆向追踪方法，构建稀疏草地冠层多角度覆盖率模型，该模型适用性强，运行时间短，可有效模拟稀疏草地的方向性特性。同时，装载MINI DV和摄像头，在光谱测量时连续动态同步获取光谱视场数字像片，用于验证多角度覆盖率模型。将稀疏草地冠层多角度覆盖率模型耦合草地植被冠层模型PRROSAIL模型和土壤模型PRICE、WALTHALL，构建稀疏草地冠层多角度反射率模型。针对稀疏草地的特性，进行土草二分，并忽略植被多次散射项的影响，简化模型，更适用于稀疏草地的建模。　　 (3)最后，将稀疏草地作为研究对象，对真实性检验方法进行初探性的研究。进一步讨论了真值的如何确定，引入统计学中置信区间和置信度作为真实性检验结果评价的标准。在与卫星产品检验的过程中，考虑传感器的光谱响应函数不同，对真实性检验产品进行光谱匹配校正处理，使得不同卫星的真实性检验产品在同一平台下进行比较，更具有可信性。并且对真实性检验结果进行误差分析，从仪器误差、测量环境误差、样本数量误差、人员操作误差以及时空尺度匹配问题误差等方面进行分析。　　 研究结果表明，本文针对浓密草地提出的辐射异面性叶片模型REPROSPECT模型和冠层模型REPROSAIL模型，可有效地模拟浓密草地植被异面性这一特征；基于稀疏草地提出的稀疏草地冠层多角度覆盖率模型和稀疏草地冠层多角度反射率模型，可有效地模拟稀疏草地的特性，改进仪器也能在在光谱测量时同步获取光谱视场数字像片，为验证稀疏草地的多角度覆盖率提供可行性；针对真实性检验方法进行的初探性的研究，在一定程度上尝试性地解决真实性检验的难点。