| 摘要 | 第3-8页 |
| Abstract | 第8-13页 |
| NOMENCLATURE | 第29-30页 |
| 英文部分 | 第30-172页 |
| CHAPTER 1:INTRODUCTION | 第30-48页 |
| 1.1 Research background | 第30-32页 |
| 1.2 Leaf optical properties models | 第32-43页 |
| 1.2.1 Plate models | 第33-35页 |
| 1.2.2 Compact spherical particle models | 第35-36页 |
| 1.2.3 N-flux models | 第36-38页 |
| 1.2.4 Radiative transfer equation | 第38-39页 |
| 1.2.5 Stochastic approach | 第39-40页 |
| 1.2.6 Ray tracing | 第40-42页 |
| 1.2.7 Challenges for modeling needle leaf optical properties | 第42-43页 |
| 1.3 Research objectives | 第43-47页 |
| 1.4 Key problems | 第47-48页 |
| CHAPTER 2:DATA | 第48-57页 |
| 2.1 The LOPEX 93 dataset | 第48页 |
| 2.2 The black spruce dataset | 第48-57页 |
| 2.2.1 Study sites and needle sampling | 第48-49页 |
| 2.2.2 Measurements of needle optical properties | 第49-53页 |
| 2.2.3 Measurements of needle biophysical properties and chlorophyllcontents | 第53-57页 |
| CHAPTER 3:APPLICABILITY OF LIBERTY FOR MODELING THEOPTICAL PROPERTIES OF NEEDLE-SHAPED LEAVES | 第57-92页 |
| 3.1 Abstract | 第57-58页 |
| 3.2 Introduction | 第58-60页 |
| 3.3 Does LIBERTY have any flaw in its physical architecture? | 第60-65页 |
| 3.3.1 The sublayer transmittance calculated by Melamed theory is not equalto the theoretical value | 第60-64页 |
| 3.3.2 The fraction of incident radiation entering the sublayer isoverestimated | 第64-65页 |
| 3.4 What are the flaws of LIBERTY? | 第65-69页 |
| 3.4.1 The directional changes of both particle and sublayer scattering ratioswere not considered | 第65-66页 |
| 3.4.2 The radiation components were not treated satisfactorily | 第66-68页 |
| 3.4.3 The morphology of needle leaves was not included | 第68-69页 |
| 3.5 Improved LIBERTY | 第69-76页 |
| 3.5.1 Reassessment of the sublayer backscattering and forward scatteringratios | 第69-72页 |
| 3.5.2 Reassessment of the sublayer reflectance and transmittance | 第72-73页 |
| 3.5.3 Differences between LIBERTY and PROSPECT | 第73-76页 |
| 3.6 Methodology | 第76-83页 |
| 3.6.1 Variance-based sensitivity analysis | 第76-80页 |
| 3.6.2 Ranges of input parameters in sensitivity analysis | 第80-82页 |
| 3.6.3 Inter-model comparisons | 第82-83页 |
| 3.7 Results | 第83-89页 |
| 3.7.1 Sublayer scattering ratios considering the directional changes of theparticle scattering ratios | 第83-84页 |
| 3.7.2 Sublayer reflectance and transmittance | 第84-87页 |
| 3.7.3 Global reflectance and transmittance | 第87-89页 |
| 3.8 Discussion | 第89-90页 |
| 3.9 Conclusions | 第90-92页 |
| CHAPTER 4: THEORY OF THE PARTICLE STRING MODEL | 第92-127页 |
| 4.1 Abstract | 第92页 |
| 4.2 Introduction | 第92-96页 |
| 4.3 A problem in measuring optical properties of needle-shaped leaves | 第96-104页 |
| 4.3.1 The definitions of the directional-hemispherical reflectance andtransmittance of needle-shaped leaves | 第98-100页 |
| 4.3.2 The partial reflectance and transmittance are actually measured | 第100-103页 |
| 4.3.3 Influences of the measurement problem on modeling the opticalproperties of needle-shaped leaves | 第103-104页 |
| 4.4 Theory | 第104-124页 |
| 4.4.1 Framework of the particle string model | 第104-112页 |
| 4.4.2 Assessments of the directional change coefficients p and p_a | 第112-121页 |
| 4.4.3 Assessments of the directional change coefficient p_(sa) and p_(su) | 第121-123页 |
| 4.4.4 Stokes theory | 第123-124页 |
| 4.5 Discussion | 第124-126页 |
| 4.6 Conclusions | 第126-127页 |
| CHAPTER 5: MODEL VALIDATION | 第127-154页 |
| 5.1 Abstract | 第127-128页 |
| 5.2 Introduction | 第128-129页 |
| 5.3 Theory | 第129-132页 |
| 5.3.1 The PROSPECT model with boundary constraints | 第129-132页 |
| 5.4 Methodology | 第132-141页 |
| 5.4.1 Parameterization of the particle string model | 第132-135页 |
| 5.4.2 Inter-model comparisons | 第135-141页 |
| 5.5 Results | 第141-148页 |
| 5.5.1 Influences of the partial reflectance and transmittance on biochemical estimations | 第141-142页 |
| 5.5.2 Calibrated particle backscattering and forward scattering ratio | 第142-144页 |
| 5.5.3 Validation of the performance of the particle string model in forwardmode | 第144-147页 |
| 5.5.4 Accuracy of the estimated leaf biochemical contents | 第147-148页 |
| 5.6 Discussion | 第148-153页 |
| 5.7 Conclusions | 第153-154页 |
| CHAPTER 6: SUMMARY | 第154-160页 |
| 6.1 General conclusions | 第154-157页 |
| 6.2 Innovation highlights | 第157-158页 |
| 6.3 Future research | 第158-160页 |
| REFERENCE | 第160-171页 |
| PUBLICATIONS | 第171-172页 |
| 中文部分 | 第172-221页 |
| 第一章 概述 | 第172-180页 |
| 1.1 研究背景 | 第172-173页 |
| 1.2 叶片辐射传输模型 | 第173-178页 |
| 1.2.1 平板模型 | 第173-174页 |
| 1.2.2 紧凑球形粒子模型 | 第174-175页 |
| 1.2.3 N流辐射通量模型 | 第175页 |
| 1.2.4 辐射传输方程 | 第175-176页 |
| 1.2.5 随机过程模型 | 第176-177页 |
| 1.2.6 光线追踪 | 第177-178页 |
| 1.2.7 存在的问题 | 第178页 |
| 1.3 研究目标 | 第178-179页 |
| 1.4 关键问题 | 第179-180页 |
| 第二章 数据 | 第180-183页 |
| 2.1 LOPEX93数据集 | 第180页 |
| 2.2 黑云杉数据 | 第180-183页 |
| 2.2.1 研究区域和叶片采集 | 第180页 |
| 2.2.2 反射率和透射率光谱测量 | 第180-181页 |
| 2.2.3 叶片生化物理参数测量 | 第181-183页 |
| 第三章 LIBERTY模型的适用性分析 | 第183-194页 |
| 3.1 摘要 | 第183页 |
| 3.2 引言 | 第183-184页 |
| 3.3 LIBERTY模型在物理架构上是否存在设计缺陷? | 第184-185页 |
| 3.3.1 Melamed理论计算的单层透射率和理论值不一致 | 第184-185页 |
| 3.3.2 进入单层粒子内部的入射辐射被高估 | 第185页 |
| 3.4 LIBERTY模型存在哪些设计缺陷? | 第185-187页 |
| 3.4.1 没有考虑粒子和单层散射系数的方向性变化 | 第185-186页 |
| 3.4.2 辐射量估算有误 | 第186页 |
| 3.4.3 未考虑针叶的特殊形态 | 第186-187页 |
| 3.5 改进后的LIBERTY模型 | 第187-188页 |
| 3.5.1 改进后的单层后向散射率和前向散射率 | 第187页 |
| 3.5.2 改进后的单层反射率和透射率 | 第187-188页 |
| 3.5.3 改进后的叶片反射率和透射率 | 第188页 |
| 3.5.4 LIBERTY模型和PROSPECT模型在物理架构上的区别 | 第188页 |
| 3.6 方法 | 第188-190页 |
| 3.6.1 敏感性分析 | 第188-189页 |
| 3.6.2 敏感性分析阈值确定 | 第189页 |
| 3.6.3 模型对比 | 第189-190页 |
| 3.7 结果 | 第190-192页 |
| 3.7.1 单层后向散射系数敏感性分析结果 | 第190页 |
| 3.7.2 单层反射率和透射率敏感性分析结果 | 第190-191页 |
| 3.7.3 模拟的叶片反射率和透射率敏感性分析结果 | 第191-192页 |
| 3.8 讨论 | 第192-193页 |
| 3.9 总结 | 第193-194页 |
| 第四章 粒子串模型理论 | 第194-208页 |
| 4.1 摘要 | 第194页 |
| 4.2 引言 | 第194-195页 |
| 4.3 针叶光谱测量中普遍存在的一个问题 | 第195-198页 |
| 4.3.1 针叶方向半球反射率和透射率的定义 | 第196页 |
| 4.3.2 现有方法测量得到的是部分反射率和透射率 | 第196-198页 |
| 4.3.3 部分反射率和透射率对针叶辐射传输模型建模的影响 | 第198页 |
| 4.4 理论 | 第198-205页 |
| 4.4.1 主要框架 | 第198-202页 |
| 4.4.2 方向变化系数P和P_a的估算 | 第202-204页 |
| 4.4.3 方向变化系数P_(sa)和P_(su)的估算 | 第204页 |
| 4.4.4 Stokes理论 | 第204-205页 |
| 4.5 讨论 | 第205-206页 |
| 4.6 结论 | 第206-208页 |
| 第五章 模型验证 | 第208-217页 |
| 5.1 摘要 | 第208-209页 |
| 5.2 引言 | 第209页 |
| 5.3 理论 | 第209页 |
| 5.3.1 考虑边界条件的PROSPECT模型 | 第209页 |
| 5.4 方法 | 第209-213页 |
| 5.4.1 粒子串模型参数定标 | 第209-210页 |
| 5.4.2 模型对比 | 第210-213页 |
| 5.5 结果 | 第213-214页 |
| 5.5.1 部分反射率和透射率对模型反演的影响 | 第213页 |
| 5.5.2 定标后的粒子散射系数 | 第213页 |
| 5.5.3 模型正向模拟结果 | 第213-214页 |
| 5.5.4 模型反向反演的结果 | 第214页 |
| 5.6 讨论 | 第214-216页 |
| 5.7 结论 | 第216-217页 |
| 第六章 总结 | 第217-221页 |
| 6.1 主要结论 | 第217-219页 |
| 6.2 创新点 | 第219页 |
| 6.3 展望 | 第219-221页 |
| 致谢 | 第221-223页 |
