地表反照率是地表总反射太阳辐射的光通量与总入射光通量的比率。陆地地表反照率用于定量描述被地球吸收的太阳能量,表述大气下行辐射与地表之间的相互作用,是研究地表能量平衡和全球变化的关键参数。忽视森林反照率而只考虑碳的变化的方法明显高估气候的影响。通常气象模型需要的全球反照率的绝对误差为0.02到0.05。雪的反射率在可见光波段比较高,在中红外较低,其存在会使地表反射率发生非常明显的变化。雪的融化可以改变地表和大气间的湿度交换。雪的反照率在地表模型中起非常强的正反馈作用。一些研究通过直接比较地面观测数据与MODIS像元值来验证MODIS反照率产品,该比较方式假设地面观测仪器和卫星数据覆盖相同的地面范围,然而地面观测仪器往往观测很小的地面区域,小于卫星像元的空间分辨率。地面观测数据在空间上往往不能有效代表卫星数据的覆盖范围,这种情况在地面状况发生变化时尤为明显,如植被变绿、落叶及地表雪融化等。　　本文分析了MODIS BRDF模型参数的二向反射外推能力、地面观测的空间代表性,并验证MoDIS反照率产品在冬季时期的精度,以及利用MODIS BRDF产品来估算森林冠层高度。　　本文的主要研究工作和结论是:　　1.MODIS BRDF模型参数对地表二向反射特征的代表性以及其外推能力　　讨论对不同的观测角度采样空间作为输入数据时,BRDF模型参数模拟的二向反射率的精度。当选用较少数量的观测角度采样作为模型输入数据来反演时,观测角度采样均匀分布的反演参数对其它方向的预测值与实际观测吻合较好,而观测角度采样比较集中分布的反演参数对其它方向的预测值与实际观测值之间的差异较大,表明输入数据的观测角度采样分布状况对模型反演质量影响很大。当模型输入数据的观测角度采样分布对BRDF特征的表达较好时,增加观测数据的个数并不能显著增加反演质量和精度。　　2.地表空间代表性在不同空间尺度的特征以及随时间的变化　　讨论地面观测的空间代表性在不同空间尺度的特征及对验证的影响。以耕地、草地和林地为例表述空间代表性随时间的变化特征。非常小的基台值表明地表比较均一,地面观测空间代表性好。通过比较以观测站为中心研究区的半方差曲线和普通半方差曲线,可以发现地面观测的覆盖范围内反照率是否与周围区域有明显的差异。以观测站为中心的不同空问范围内LANDSAT平均值可以直观地表现地面样点观测与大范围区域的差异。各个观测站的地表观测的空间代表性在植被生长季节时空间代表性都相对较好,而在冬季时的空间代表性普遍很差。　　3.验证冬季时期森林的反照率　　本研究结合地表空间代表性分析来验证中分辨率MODIS BRDF/反照率标准8天产品和利用快速播报算法得到的每天的产品。产品在冬季时期的森林地区的RMSE分别小于0.022和0.038。通过空间代表性分析有助于决定是否可以直接比较地面观测数据和MODIS像元数据。当地面空间代表性不好时,需要依靠高分辨率的Landsat ETM+连接地面观测数据和卫星数据来辅助MODIS反照率产品验证。　　4.估算大范围森林冠层高度信息　　基于500米空间分辨率的MODIS BRDF产品以Howland Forest、Harvard Forest和LaSelva Forest为研究区来估算森林冠层高度。本研究探讨两种多元线性回归模型,分别为基于波谱无关参数的逃逸概率法和考虑不同波段及多角度数据的方向反射法。用逃逸概率和方向反射法都得到比较好的估算结果,相关系数在0.54-0.82之间,且逃逸概率法表现稍好。本文已有的研究表明多角度多波段反射率数据具有结合窄幅宽的LIDAR冠层结构而外插得到大范围冠层高度的潜力。