随着遥感技术的不断发展,农业、林业、土地管理等领域的遥感信息模型如植被指数模型、土壤含水量模型、作物旱灾受损模型等研究日趋深入,地面遥感实验数据的采集与分析是其研究的基础。植被多角度光谱信息采集系统是应用于地面遥感实验中采集地表物体反射光谱数据的重要设备,其可以在半球空间快速测量地表各种物质的二向性反射率因子,应用于地理遥感系统,解决生态和遥感科学当中的诸多问题。本论文的主要工作包含以下三个方面。第一,通过对多角度观测系统的需求分析,设计了一款全新结构的植被多角度光谱信息采集系统,并搭建完成其控制系统,制作实验样机一台。实验样机特点在于整体质量较轻、结构简单、定位准确、观测模式多样、测量点足够丰富、测量范围内阴影小。第二,基于自主研发的植被多角度光谱信息采集系统实验样机,实施了机械系统精度评估实验,提出二维球面误差评估方法,采用遗传算法为核心的数据处理方法,得出实验样机的精度参数,并讨论了光谱仪视场受机械系统精度的影响。第三,针对不同观测目标,分别在室内环境与室外环境下实施了多角度光谱信息采集实验,测试了实验样机的各项观测功能,验证了机械系统与控制系统的可靠性与稳定性,并对实验采集数据进行了分析,得出初步结论,为典型地物波谱数据库积累了光谱数据。