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大光斑星载LiDAR (Light Detection and Ranging)是近年来迅速发展的主动遥感技术,对森林的三维空间结构和地形有很强的探测能力,在森林结构参数的估测方面得到了广泛的应用。但由于大光斑星载LiDAR的光斑尺寸较大,在光斑覆盖范围内同时包含森林信息和地面信息,其中光斑内的地形坡度会对回波波形产生很大的影响,它会干扰大光斑激光雷达回波波形中信息的提取,造成提取的信息出现偏差,影响森林结构参数的正确估测。目前,对于坡度引起的大光斑星载LiDAR波形重叠及展宽现象,一般是采用经验和半经验关系估测模型来消除其影响,尚未结合植被辐射的传输机理进行考虑。本研究利用植被遥感的传输模拟模型来探索坡地上大光斑激光雷达脉冲与森林三维冠层相互作用的机理,通过模拟光子在森林冠层内的随机过程,了解激光雷达系统中发射的光子是如何与目标相互作用的,通过探究其作用机理来减弱地面坡度对脉冲回波波形的影响,以提高坡度地形内森林结构参数估测的精度。本研究针对吉林汪清林业局经营区复杂的地形环境,探索了利用计算机模拟模型蒙特卡罗方法模拟地形坡度在0-25°范围内的ICESat(Ice, Cloud, and Land Elevation Satellite)-GLAS (Geoscience Laser Altimetry System)发射脉冲与森林三维冠层相互作用的机理,将模拟出的回波波形和实际的回波波形进行比较,并分别利用实际回波波形和模拟回波波形进行坡地上森林参数(包括森林最大冠层高度、森林生物量和森林郁闭度)的反演。研究结果表明,在地形坡度0-25°范围内,利用蒙特卡罗模拟方法得到的模拟回波波形在反演坡地森林参数时,能够更有效地削弱地形坡度对ICESat-GLAS回波波形的影响,提高了坡地上森林参数的反演精度。研究的主要结果如下：(1)蒙特卡罗方法的ICESat-GLAS森林回波波形模拟。蒙特卡罗方法作为一种统计试验方法,能够很好地处理随机性问题,如介质中粒子的传输和扩散等问题。本文在利用蒙特卡罗方法模拟ICESat-GLAS发射脉冲和森林冠层相互作用的过程时,构建了五种模拟模型：传感器模型、发射脉冲模型、森林冠层模拟的L系统、PROSPECT叶反射模型和大气模型。由ICESat-GLAS系统本身所具有的一些参数来构成传感器模型；定义所发射的激光脉冲具有高斯形状,符合高斯分布；利用L-系统来生成森林的三维冠层；利用PROSPECT叶反射模型来确定树叶的透射率和反射率等：利用朗伯-比尔定律来模拟大气。本文共模拟了与地面采集数据对应的0-25°坡度范围内183个星载大光斑ICESat-GLAS的回波波形,通过比较分析列举的12个模拟回波波形数据与实际回波波形数据,发现两者标准化能量值的相关系数均在0.920左右,说明实际回波标准化值和模拟回波标准化值的相关系数较高,模拟效果较好。(2)森林最大冠层高度估测模型的建立。通过分析比较坡地上三个森林最大冠层高度模型的估测结果：Xing模型,边缘长度的线性模型和边缘长度的对数模型,发现后两个模型的估测精度均高于第一个模型的估测精度,相对于边缘长度的对数模型,边缘长度的线性模型的估测精度更高,其在地形累积坡度组0-5°、0-10°、0-15°、0-20°和0-25°的精度分别可达到0.90、0.84、0.74、0.69和0.65。经比较,边缘长度的线性模型更适合反演坡地的森林最大冠层高度,本文即选取该模型作为实际回波和模拟回波的森林最大冠层高度估测模型。(3)实际回波和模拟回波的森林参数(森林最大冠层高度、森林生物量和森林郁闭度)反演。分别对实际回波和模拟回波的森林参数进行反演,对建立的反演模型进行精度评价,并对两种波形的反演结果和验证结果进行比较分析。经比较,发现模拟回波的森林参数的估测结果要优于实际回波,其在地形累积坡度组0-5°、0-10°、0-15°、0-20°和0-25°内,森林最大冠层高度估测精度分别可达到0.92、0.87、0.78、0.73和0.70,较利用GLAS实际回波的估测精度分别提高了0.02、0.03、0.04、0.04和0.05；森林生物量估测精度分别可达到0.71、0.65、0.61、0.58和0.56,较利用GLAS实际回波的估测精度分别提高了0.05、0.05、0.06、0.05和0.05；森林郁闭度估测精度分别可达到0.79、0.76、0.74、0.70和0.68,较利用GLAS实际回波的估测精度分别提高了0.03、0.04、0.05、0.04和0.04。说明利用计算机模拟模型蒙特卡罗方法来模拟坡地上大光斑激光雷达发射脉冲与森林冠层相互作用的过程,通过探索植被辐射传输机理,能够减弱地面坡度对ICESat-GLAS脉冲回波的影响,提高坡地内森林参数的估测精度。本研究表明利用蒙特卡罗方法来探索坡地上大光斑激光雷达发射脉冲与森林冠层相互作用的机理,能够减弱地面坡度对脉冲回波的影响,提高坡度地形内森林参数的估测精度。此外,在本文的研究基础上未来还可对GLAS数据进行多源遥感数据的融合和尺度问题的分析。