地表二向性反射特性是遥感数据角度特征存在的基础，它反映了像元尺度以内多角度遥感的精微结构特征(像元尺度以上的结构特征属立体成像研究范畴)对反射辐射在上半球空间分布状况的影响。因此，只有将不同入射角和观测角的影响归一化，才能提高遥感定量分析的精度和地表参数遥感定量反演的精度。地表目标的分类精度也有望通过多角度遥感提供的方向谱特征而得到提高；从对地多角度遥感数据中提取地面目标的空间结构参数，也要以地物本身的二向性反射特征为基础。因此，如何表达和获取自然条件下地物的二向性反射特性是遥感定量分析的基石。 双向反射率因子(BRF)和双向反射率分布函数(BRDF)是地物二向性反射特性的两种表达方式。在自然条件下地物所接受到的入射辐射都来自2π空间，这导致测得的BRF实际上成为半球—方向反射率，因此，自然条件下测得的BRF不能被冠以“双向反射”的头衔，它能否准确表达自然条件下地物二向性反射特性的问题有待于进一步探讨。针对这一问题，本文从理论和实验两个方面都证明了：BRF与BRDF存在本质区别，在自然条件下，BRF不仅取决于地物的二向性反射特性，还与辐射环境有关，因此相较BRDF，BRF不是地物二向性反射特性的理想表达。虽然大量的理论和实验研究都表明：BRDF是地物二向性反射最基本的、理想的表达方式，但由于测量条件的限制，对于自然条件下地物的BRDF，至今行之有效的野外测量方法还较少。本文在总结前人研究成果的基础上，将遮阴数据引入到BRDF的计算模型中，并以此模型为原理提出了获取野外实测目标物BRDF的一种新方法。并从BRDF的定义出发，利用太阳光度计对该方法进行了实验验证，验证实验结果表明：用该方法测得的BRDF与验证方法得到的BRDF差异很小，前者相对后者的涨幅不超过15％，从而证明使用该方法测得的BRDF是较为真实的。