森林是陆地生态系统中面积最大、分布最广、组成结构最复杂、物质资源最丰富的生态系统，对维持生物圈的稳定以及在地球生命支持系统的碳循环中具有举足轻重的作用。获取森林资源状况及其变化对分析人类活动对生态环境的影响及自然的反馈有重要意义。叶面积指数(Leaf Area Index，LAI)是表征森林冠层结构最基本的参量之一，它不仅是许多生态和气候模型的重要输入变量，而且是生态系统动态变化监测与森林生态管理的一个重要指标。森林郁闭度(CrownClosure)是决定林分结构的重要因子之一，用来表征光、水等生态因子通过林冠进入林内的再分布状况。叶面积指数和郁闭度是判定森林状况、进行森林蓄积量估测和建立碳循环模型的重要因子。准确地获取区域乃至全球尺度的森林叶面积指数和郁闭度的时空分布是提高碳循环模型模拟精度的必然要求，对地球生态系统的研究有重要意义。　　传统的森林结构参量观测与研究，多集中于地面点上的观测和建模，无法满足区域乃至全球尺度的叶面积指数和森林郁闭度的动态监测。遥感技术具有实时动态、大范围监测的特点，在区域尺度研究中，遥感具有传统方法不具备的优势。随着遥感逐步从定性走向定量化，越来越多的陆表参数可以通过遥感获得，反演精度也日益提高。开展基于遥感反演叶面积指数和郁闭度等森林结构参量的研究，可以深化遥感在全球碳循环研究中的应用，具有重要的理论与实际意义。　　神农架拥有当今世界北半球中纬度内陆地区保存完好的亚热带森林生态系统。神农架林区境内森林覆盖率约为89％，保护区内森林覆盖率达96％。论文以神农架森林样区为研究区，基于HJ-1A/1B、Landsat TM等遥感影像数据，结合野外地面观测数据，建立研究区森林叶面积指数和郁闭度遥感反演模型，并对反演结果进行精度分析和空间尺度转换研究。另外，基于面向对象分类技术，提取了较为精准的森林类型分布信息;基于像元分解模型估算研究区森林郁闭度及动态变化;基于MODIS/LAI对研究区2003-2012年森林LAI进行了时空变化特征分析。论文的主要研究工作及结论如下:　　(1)利用野外样本和多源遥感影像，基于面向对象分类技术，采用eCognition提取了研究区2010年的林地信息，并对结果进行了精度验证。其中，林地分类精度为98.5％，阔叶林、针叶林、灌木林地和针阔叶混交林分类精度分别为83.6％，88.9％，76.7％和66.7％。　　(2)基于遥感数据和实测LAI建立统计模型，估算研究区森林LAI。分析比较各植被指数与实测LAI的各种回归模型，选择比值植被指数SR与实测LAI之间的二次多项式模型进行神农架样区森林LAI估算，并对估算结果进行验证。通过验证:研究区森林LAI遥感反演，统计模型法有较高的精度。在20个建模点，5个验证点的情况下，均方根误差(RMSE)为0.3297。另外，基于红、绿和近红外波段与实测郁闭度建立的多元线性回归模型反演研究区森林郁闭度，反演结果的均方根误差(RMSE)为0.0705，说明统计模型能够取得较好的反演结果。　　(3)基于像元二分模型建立了研究区森林郁闭度遥感监测模型，估算了2011年8月、2007年9月和1999年9月的森林郁闭度，将估算结果与实测样地数据对比验证。验证结果表明:使用像元二分模型估算森林郁闭度能够取得较好的精度，预测值与实测值之间的均方根误差(RMSE)为0.037。像元二分模型预测的精度略高于线性回归模型。对研究区1999-2007年8年间的森林郁闭度动态变化进行了分析。8年间，神农架林区森林郁闭度0.3～0.7的面积减少了196.53 km2，森林郁闭度0.7以上的面积增加了194.8 km2，占总面积的6％。兴山县森林郁闭度0.3～0.7的面积减少了472.49 km2，森林郁闭度0.7以上的面积增加了471.3km2，约占总面积的20％。表明在这8年间，森林面积虽然未见显著的增加，但森林郁闭度等级却有较为显著的增加。　　(4)基于泰勒级数展开模型进行了研究区森林LAI尺度转换研究。结果表明泰勒级数展开模型能够很好地补偿尺度效应。在拥有小尺度（高分辨率）数据时，使用泰勒级数展开模型能够获取更为准确的地表参数反演结果，为研究区多尺度碳循环等研究提供基础。　　(5)利用Savitzky-Golay滤波对研究区2003-2012年的时序MODIS/LAI进行平滑去噪处理，获得了更为可靠的MODIS/LAI时序数据集。选择地面实测的25个样地所在像元的TM/LAI值，利用尺度转换结果对MODIS/LAI进行精度对比验证。MODIS/LAI与经尺度转换得到的1 km TM/LAI比较的均方根误差为0.781，精度为79.4％。表明MODIS/LAI在神农架森林样区具有相对可靠的质量。分析了研究区2003-2012年每年植被鼎盛期(7月)LAI值空间分布及10年间森林LAI的变化速率和季节变化特征。10年间研究区森林LAI有所增加，年平均上升速度为0.074，但LAI的变化趋势存在着空间差异。