植被光合作用过程产生的叶绿素荧光,与其光化学作用密切相关,是反映植被生物化学过程的重要指标。叶绿素荧光信号十分微弱,大约只有2%的吸收光被转化为荧光,因此叶绿素荧光遥感反演是一项非常困难工作。温室气体是导致全球气候变化的重要因素,对人类生产生活产生重要影响,近年来国内外发展了多颗专用于温室气体监测的遥感卫星,如日本的GOSAT、美国的OCO-2和我国的高分5号等,碳监测卫星基本特点是有氧气通道和极高光谱分辨率。叶绿素荧光光谱波段位于650nm～800nm,与碳监测卫星的氧气通道有部分重叠,故碳卫星具有植被荧光反演能力。由于植物生物化学过程是温室气体重要的碳汇,因此,联合植被荧光与温室气体监测具有重要的应用前景。本文在利用OCO-2卫星遥感数据进行叶绿素荧光反演研究基础上,探索利用GF-5卫星的GMI遥感数据反演叶绿素荧光的可能性,以期在GMI温室气体监测能力基础上,拓展其在植被叶绿素荧光监测上的应用。叶绿素荧光辐射信号小,如何剥离遥感过程中地表、大气影响,是获得良好反演结果的关键。在深入研究地表反射、大气辐射和吸收、太阳谱线的基础上,本文在反演方法上,采用线宽极窄的弗朗和费线和谱线较为丰富的氧气吸收线两条技术路线。基于极窄的弗朗和费线方法,原理在于其谱线两侧地表反射和大气辐射特性较为一致,这即为FLD方法,且在研究过程中,进一步对弗朗和费线两侧可能线性变化和非线性变化等进行更为细致的考虑,延伸出基于弗朗和费线的3FLD和iFLD方法;基于丰富氧气吸收线的原理则在于利用较多谱线克服遥感数据中的噪声,这即为SFM方法。为研究遥感数据在不同植被覆盖情况下的反演能力,反演实验区以荧光强度高、中、低为原则,选择了亚马逊森林、非洲草原和撒哈拉沙漠三个地区。反演过程中,基于770.1nm附近的KI弗朗和费线,分别利用FLD、3FLD,iFLD方法进行反演,反演结果显示,几种方法的反演结果与OCO-2提供的荧光产品一致性较高,其中,一致性程度从高到低依次为iFLD、3FLD、FLD。利用氧气吸收线进行反演的SFM方法与OCO-2荧光产品一致性同样较高,且整体上高于FLD系列方法。具体反演结果上,表现为荧光越强反演精度越高,反之荧光越弱反演精度越低。2019年1月雨季时期的亚马逊森林地区荧光较强,SFM反演方法精度最高,与OCO-2产品的相关系数达到0.934,同期的iFLD方法反演结果相关系数为0.882;在荧光较弱2019年7月沙漠地区,SFM方法反演结果精度较低,相关系数也达到了 0.887,同期iFLD方法的相关系数为0.83。GF-5卫星上的GMI遥感器是作者所在部门研制,基于GF-5的GMI数据开展植被叶绿素荧光反演、拓展GMI数据应用能力是本文的重要目标。由于GMI波段范围相对于OCO-2稍窄,没有用于FLD方法所需合适的弗朗和费线,因此,基于GMI遥感数据采用的是SFM反演方法。反演实验区仍选择亚马逊森林、非洲草原和撒哈拉沙漠三个地区。反演结果上,基于GMI遥感数据与基于OCO-2遥感数据的结果存在一些差异,以荧光较强的亚马逊森林为例,在2019年1月,基于GMI数据的反演结果为0.8103 w·m-2·sr-1·nm-1,基于OCO-2数据的反演结果为 0.8029 w·m-2·sr-1·nm-1,而 OCO-2 的荧光标准产品结果为 0.7632 w·m-2·sr-1.nm-1,显示出GMI结果比OCO-2结果与OCO-2标准产品相比存在更大的偏差。这种现象也存在于其它实验区和2019年7月数据反演结果。总体上,利用GMI遥感数据能够较好地反演植被荧光强度,然而GMI数据反演结果比OCO-2偏差略大,分析原因,可能是GMI与OCO-2在测点位置、测点环境、观测条件等不一致所导致,或兼而有之,这需要在其后进一步研究中深入论证和研究,从而高质量实现本文GMI遥感数据的植被荧光反演与应用能力。