森林冠层太阳光合有效辐射（Photosynthetically active radiation,PAR）的三维时空变化决定了土壤-植被-大气间碳水循环过程中物质和能量的交换速率。从三维角度直接估算到达不连续森林冠层任意特定位置的PAR值仍极具挑战性。快速准确地获取森林冠层的三维结构信息是构建定量模拟林冠PAR时空分布模型的基础。林冠角度孔隙率（Angular gap fraction,AGF）是影响太阳光合有效辐射PAR在冠层中透射和散射过程及其分布的重要结构参数,然而传统常规的AGF野外观测和估算手段的范围有限且无法有效地刻画其三维半球分布。随着激光雷达技术（Light detection and ranging,lidar）的发展,基于三维点云数据所刻画的森林三维结构,在实现三维定量估算林冠AGF的基础上,进而得到了森林场景中PAR的时空分布及其变化规律。本研究首先利用无人机载激光雷达（Unmanned aerial vehicle-based laser scanning system,UAV-LS）获取了位于南京市溧水区的白马实验林场的三个森林样地的三维点云数据,采用两种不同的估算方法利用激光三维点云数据估算了森林冠的角度孔隙率AGF,并以地基激光雷达（Terrestrial Laser Scanning,TLS）得到的AGF作为标准值,对两种结果进行了验证和定量比较,分析其误差来源和适应性。其次,结合双参数分割统计AGF估算策略及各向异性天空漫散射PAR分布,构建了分别考虑到达林冠内任意一点的直射PAR、散射PAR和多次散射PAR三个分量的林冠PAR模拟模型,进而得到了林冠三维PAR的时空分布,并探究了激光雷达数据的点密度和三维PAR辐射估算模型的参数对结果的影响。主要结论如下:（1）两种估算方法均能准确估算三个森林样地的AGF,但双参数分割统计策略的估算精度高于单参数二值化策略且估算误差在各天顶角区域内的分布更加均匀。以包含树干的TLS数据为估算标准时,单参数二值化策略与双参数分割统计策略在三个样地中的平均估算RMSE分别为0.1083和0.0654,双参数分割统计策略AGF估算值与参考值的相关系数（0.91）比单参数二值化策略的对应值（0.80）高0.11。（2）双参数分割统计策略较单参数二值化策略具有更高的灵活性与适用性。以鱼眼照片或原始的TLS数据为AGF估算标准时,双参数分割统计策略是更优的选择。双参数分割统计策略对UAV-LS数据点密度（NPD）的适用范围约为单参数二值化策略的两倍。（3）在不连续的阔叶森林冠层中,沿着光线方向去除孔隙的有效路径长度以及结合点密度与点分布因素的加权的有效路径长度都是模拟林冠中总PAR时空变化的优良参数,二者估算结果的相关系数分别为0.92和0.97,平均偏差值分别为-53.04μmol·m^-2·s^-1（-6.8%）和-40.99μmol·m^-2·s^-1（-5.2%）。总路径长度无法有效追踪5分钟时间尺度上林冠PAR的时空变化,相关系数为0.54,平均偏差值为-203.76μmol·m^-2·s^-1（-26.12%）。（4）各向异性天空漫散射分布条件下较各向同性天空漫散射分布条件下在相同时刻估算的天空漫散射PAR在正午时段最多偏高17%而在日出或日落时段最多偏低10%。此外,林冠PAR估算模型对较大范围点密度（NPD）的点云数据具有良好适用性,针对具有不同点密度的数据可以通过调整模型参数到最佳取值进而保证良好的估算精度。