植被冠层辐射传输模型模拟入射光与植被冠层之间的相互作用过程，是理解植被冠层辐射传输过程以及实现植被参数定量反演的重要理论工具。目前国际上已开发了多个植被冠层辐射传输模型并得到了广泛应用，这些模型分别具有不同的优缺点和适用范围。当前植被冠层辐射传输模型的一个重要研究方向是如何考虑植被冠层在垂直方向的异质性，以便更好地表征不同层植被的叶片光学特性以及冠层结构特征，提高冠层反射率模拟与植被参数反演的精度。为此，中国科学院地理科学与资源研究所方红亮研究员与合作者在前人研究的基础上，基于光谱不变理论提出了一个新的多层冠层辐射传输模型CANOP，以实现对植被冠层反射率的精确高效模拟。

为了实现多层冠层辐射传输过程的模拟，CANOP设计了一个顶层独立的多层架构，即将冠层的最上层（顶层）与内部层分开处理：植被顶层受到入射光后发生了一次和多次散射，而冠层内部层受到的入射光则区分为直射光和漫射光（图1）。根据有无土壤影响，模型将冠层内部的多次散射过程区分为仅仅考虑植被层的散射（不考虑土壤问题）和土壤-冠层之间的多次散射（考虑土壤影响）两部分。模型基于光谱不变理论连接叶片和冠层两个尺度的光谱特征，利用叠加方法计算冠层顶部和底部反射率以及向上和向下透射率的叠加算子，用于表征冠层中的多次散射过程，避免了现有模型求解层散射矩阵的复杂过程。验证结果显示，CANOP模型在模拟多层冠层反射率时，精度优于传统四流模型，与三维辐射传输模型DART模拟结果高度吻合。使用水稻田间垂直剖面实测数据验证结果显示模型决定系数R²达0.99，均方根误差RMSE仅0.038，可精准刻画水稻分蘖、拔节、抽穗、成熟等全生育期冠层垂直异质性对光谱的影响（图2）。

CANOP模型同时考虑叶片光学特性和冠层结构的垂直变化，实现对冠层反射率的精确高效模拟，可用于多层冠层反射率模拟以及植被生物物理和生物化学参数垂直剖面的反演研究。研究结果以“Canopy spectra modeling based on spectral invariant theory and the adding method: The multilayer CANOP model”为题发表在《Remote Sensing of Environment》上。论文第一作者马田博士和通讯作者李文娟博士毕业于中国科学院地理科学与资源研究所，现分别为中国农业科学院农业资源与农业区划研究所博士后和研究员，第二作者为方红亮研究员。其他合作者包括法国农科院Raul Lopez-Lozano研究员，福建农林大学刘伟伟副教授，芬兰国家技术研究中心Matti Mõttus研究员以及中国农业科学院农业资源与农业区划研究所吴文斌研究员等。

 原文链接：https://doi.org/10.1016/j.rse.2026.115444 

图1 多层冠层辐射传输模型CANOP建模示意图：（a）植被冠层和土壤的单次反射（b）太阳入射下，植被冠层内部的多次反射和透射（c）漫射入射下，植被冠层内部的反射和透射（d）植被冠层和土壤间的多次反射

图2 CANOP和4-stream模型模拟的反射率与实测的分层水稻冠层反射率的对比图