计算机模拟在植被真实结构再现和辐射传输过程模拟方面就有独到的优势，然而常规的结构真实模型结构设置太繁琐，难于反演，在大尺度场景的描述和计算方面有待提高。CLAMP模型只选择了几个关键的农学结构参数，可以根据具体的植被类型调整参数，具有较大的灵活性。同时CLAMP模型将植物叶片简化为三角形，从而大大降低了植被场景生成以辐射传输算法的复杂程度和运行时间。　　 本文基于CLAMP模型(the Clumped Architecture Model of Plants)生成的均匀和行播植被场景，研究了蒙特卡罗光线追踪的关键算法。实现了基于光线逆向追踪的双向孔隙率模型和基于光线正向追踪的BRDF模型。本文工作的主要特色在于：　　 将蒙特卡罗光线追踪算法深入到了叶片层面，这是与Raytran的最大不同之处。因此可以基于此方法研究单向孔隙率、双向孔隙率乃至光子自由路程等需要深入到冠层之内的重要结构参数。同时CLAMP模型在描述均匀植被和行播作物，特别是介于两者之间的具有集聚效应的植被时的灵活性，也为“行播-均匀”一体化建模提供了可能。建模过程中，充分应用了计算技术发展中成熟的研究成果，包括计算机图形学中的线面求交算法、线面求交加速算法，以及网络分布式运算等。弥补了蒙特卡罗方法收敛速度慢的不足。在场景边界处理方法上，采用“单位模块”方法，只需要选取具有重复特征的基本单元，就可以模拟具有规则排列、重复特征的情形的目标场景，从而为模拟大尺度场景提供了可能。　　 用基于CLAMP模型的蒙特卡罗光线逆向追踪算法计算植被冠层(包括均匀植被和行播作物)单向孔隙率和双向孔隙率。计算得到的孔隙率与Monsi、陈良富等的解析算法，以及RGM模型(Radiosity-Graphics Combined Model)的计算结果具有良好的一致性。分析了单向孔隙率和双向孔隙率模型对LAI和ALA等参数的敏感性。用基于CLAMP的光子正向追踪算法计算植被冠层BRF。研究了光子与土壤以及植被相互作用的计算机模拟方法、坐标转换以及光子收集等关键算法。模拟结果具备碗边效应、热点效应以及行结构效应等特征。