近年来,在云南地区发生了以小蠹虫为主的森林虫害,造成云南松人工林大面积枯死,对森林健康可持续经营提出巨大挑战。随着遥感技术的发展和应用,大量卫星遥感数据可供免费使用,遥感逐渐成为森林虫害大面积监测和预报的主要方式。目前大部分虫害监测模型是基于经验统计的方法,受地域限制难以推广。辐射传输模型通过建立遥感信号与植被参数的物理关系,在植被参数反演中运用广泛,对森林虫害遥感监测具有很大潜力。本文研究从叶片和冠层两个尺度出发,探究利用辐射传输模型对小蠹虫遥感监测研究。在叶片尺度上,针对不同受害程度的云南松针叶光谱难以模拟问题,提出了光谱线性混合方法和枯黄指数,并评估了引入该方法对叶片光学模型（LIBERTY和PROSPECT-D）在不同受害程度云南松针叶光谱模拟能力。采用EFAST全局敏感性分析方法,定量分析不同受害程度下生化参数变化对针叶反射率的敏感度。最后,利用引入光谱线性混合方法的LIBERTY和PROSPECT-D分别对不同受害云南松针叶叶绿素含量（Cab）进行反演。在冠层尺度上,基于Sentinel-2卫星影像和无人机数据,系统地比较一维INFORM模型和三维RAPID模型对受害的云南松人工林Cab、叶面积指数（LAI）和枯梢率的反演能力。在一维模型中,将INFORM模型耦合引入光谱线性混合方法的PROSPECT-D模型,采用查找表（LUT）方法实现Cab、LAI和枯梢率反演。对三维模型RAPID模型,首先利用枯梢率指标和树木异速生长方程建立了垂直异质的云南松树冠三维结构。其次,提出了联合激光雷达（lidar）数据和样地调查数据实现受害云南松林三维场景重建的方法。并且,利用Sentinel-2和无人机高光谱观测数据验证RAPID模型对受害云南松森林光学信号模拟的精度。最后,将树木异速生长方程用于优化RAPID模型建立的LUT,提高Cab、LAI和枯梢率反演精度。主要研究结果如下:1.叶片尺度:（1）光谱线性混合方法有效提高了LIBERTY和PROSPECT-D模型对不同受害程度云南松针叶反射率模拟精度,尤其是对重度受害的针叶光谱。其中,LIBERTY对受害针叶光谱模拟的相对误差为1.4%-18%,PROSPECT-D光谱模拟误差为3%-15%,说明PROSPECT-D模型一定程度上也适用于描述针叶光谱。此外,模拟获得的枯黄指数能够定量表征针叶的受害程度。（2）对不同受害程度的云南松针叶生化参数敏感性结果指出:对健康的针叶,Cab和水分Cw是引起针叶在可见光和短波红外反射率变化的主要参数;随着受害程度加深,Cab和Cw主导作用降低;特别是对于重度受害的针叶,Cab和白化吸收（Cb）对针叶反射率的贡献相当。（3）引入光谱线性混合方法提高了LIBERTY和PROSPECT-D模型对受害针叶Cab反演的精度。PROSPECT-D对云南松针叶Cab反演的精度优于LIBERTY模型反演的精度,证明了PROSPECT-D模型也适用于针叶理化参数提取。2.冠层尺度:（1）一维INFORM模型对理化参数反演结果表明,对LAI反演精度最高,但对Cab和枯梢率反演具有较大的误差。该结果说明一维模型对描述异质的受害树冠特征具有较大的局限性。（2）RAPID模拟的受害云南松林场景光学信号与Sentinel-2影像和无人机高光谱数据观测的光谱具有较高的一致性,证明了三维RAPID模型能够有效模拟受害树冠的光谱特征。（3）三维RAPID模型对受害的云南松人工林的Cab和枯梢率反演精度优于一维INFORM模型。结果表明,三维模型对异质冠层理化参数反演更具优势。（4）基于三维RAPID模型建立的LUT最佳反演策略实现了研究区云南松人工林2015-2019不同受害类型分类的时空分布图。结果表明虫害危害面积和严重程度呈现逐年降低趋势,与实际情况相符合。本研究证明了三维RAPID模型在受害冠层理化参数反演的优势,并提出了一套基于辐射传输模型云南松虫害遥感监测方法。