地表二向反射分布函数（Bidirectional Reflectance Distribution Function,BRDF）描述地表的方向反射特性,是遥感定量反演地表生物物理和生物化学参数的关键输入。基于BRDF反演的地表反照率（albedo）,是全球辐射收支平衡估算和气候变化的重要指示因子。当前不同时空分辨率的BRDF/albedo遥感卫星产品在平坦地表区域的精度已经基本满足气候模式和陆表生态过程的应用需求,但在复杂地形区域仍然具有很大的不确定性。主要原因包括:（1）基础概念方面:BRDF及其相关衍生变量在复杂地形区域的定义模糊,导致不同的物理模型对山区地表反射率的理解存在明显偏差;（2）模型发展方面:前向森林冠层反射率模型对地形因素考虑不足,无法准确模拟冠层反射的方向性特征,阴坡存在反射率明显低估现象;（3）算法简化方面:业务化运行的半经验核驱动模型忽略地形效应,遥感BRDF/albedo产品在山区地表精度低且不确定性大;（4）产品验证方面:地面观测是获取产品真实性检验真值的直接来源,坡地上如何架设辐射表观测反照率仍然存在争议。本文针对遥感BRDF/albedo产品在复杂地形区域发展过程中面临的四个重要挑战:基础概念定义模糊、前向物理模型缺乏、业务化算法不足和地面数据观测争议,分别开展相应研究,主要内容包括:（1）复杂地形反射率及其衍生变量定义。通过刻画复杂地形入射和观测方向的有效拦截面积和定量化描述地形散射辐射贡献,定义了符合能量守恒原理的等效辐射亮度;假设虚拟参考平面,归一化入射辐照度;基于几何光学理论建立不同空间分辨率像元反射率之间的尺度转换关系;定义了适用于不同尺度山区遥感像元BRDF和相关衍生变量。相比于平坦地表,该定义考虑了地形因素,更具有普适性。最后,简化地形散射辐射的计算,提出适用于前向建模和业务化算法发展的反射率定义。（2）发展单一坡面离散森林冠层反射率GOSAILT模型。考虑树冠向地性生长特征,修正单一坡面GOMS模型场景四分量面积比例计算。利用单一坡面SAIL辐射传输模型和冠层间隙率模型参数化场景四分量反射率。该模型适用于阳坡和阴坡森林冠层反射率模拟。采用DART三维辐射传输模型模拟和机载WIDAS多角度观测数据对GOSAILT模型进行验证,比较了忽略树冠向地性生长或者天空散射光影响的现有冠层模型,结果表明,GOSAILT模型拟合结果更准确。（3）发展单一坡面半经验核驱动KDST模型。基于GOSAILT模型化简出适用于晴空和阴天条件的几何光学散射核。基于单一坡面Ross辐射传输模型简化了适用于晴天和阴天条件的体散射核。KDST模型继承了平坦地表RTLSR模型的准确性和简洁性,增添了地形信息却没有引入新的核系数。RTLSR模型的最小二乘反演策略仍然适用于KDST模型,有助于全球尺度山区地表BRDF/albedo快速反演。（4）探究地面测量中不同辐射表架设方式对反照率观测的影响。参数化水平架设和平行坡面架设的辐射表接收辐射能量来源和相应的地表反照率表达。分析了不同反照率日变化规律影响因素及其相互转换关系。最后,分析了不同仪器架设方式观测的反照率差异引起的上行短波辐射差异。提出的参数化方案适用于不同地表类型,为山区地表反照率真值的获取提供有效途径。山区定量遥感正处在初期阶段,本研究尝试将平坦地表上发展成熟的基础概念、物理模型、简化算法和地面观测技术经过修正或者再定义以适用于复杂地形。为山区遥感产品的物理含义标准化、生物物理参数反演和真实性检验技术发展提供理论基础和解决途径。