林木色彩是衡量森林景观质量的重要因素,也是森林美学评价中重要的评价指标。在国家生态文明,“美丽中国”的战略背景下,彩色森林景观建设地位不断提升,因此,对提升森林色彩观赏效应和色彩量化的技术水平进行系统、科学的研究,从而为科学营造彩色森林景观,完善色彩季相景观配置与空间格局配置提供实践指导依据。研究选取呼和浩特、杭州的富阳、淳安作为研究区,以单株秋色叶树木与森林景观的色彩为研究对象,围绕林木色彩量化与森林美学评价的一些关键问题展开研究。通过实地测色、文献收集,分析比较不同测色方式的特性,探索不同色彩空间、不同测色方式所得林木色彩的转换方法,并建立NCS林木色彩空间,使不同研究者的研究结果实现相互转换、比较、共享利用。另一方面,从色彩视觉传达和森林景观美学角度出发,以林木色彩形成、传播、接收过程为主线,研究林木色彩形成与环境因子的关系,揭示影响林木色彩呈色变化的主要环境因素;基于心理物理学法及公众评价,对传播过程中森林色彩与视距变化的关系、接收过程中森林景观随色彩属性的变化、数量的变化、空间分布方式的变化所产生不同的观赏效应进行森林美学分析评价,构建与筛选不同色彩视觉模式下影响森林景观美学质量的关键色彩指标,建立色彩观赏效应的线性与非线性模型,提炼最优模型的森林色彩观赏效应组合,以期为深化林木色彩研究、完善色彩观赏效应评价指标体系提供参考。论文主要结论如下:（1）林木色彩不同测色方式转换。4种不同测色方法（拍照、扫描、测色仪、NCS比色卡）测量结果存在显著差异性。为实现不同测量结果之间的相互转换,比较了Photoshop公式法、多元回归法、BP神经网络（优化BP模型、R-ELM、SVM）三类色彩转换方法5种模型对林木色彩值进行转换的精度。结果表明通过自编程序所得优化BP神经网络转换精度最高（R~2=1,MSE=0.0015～0.1481,运行速度达0.02s）,现阶段重点推荐应用。设置网络参数:运算函数为trainrp函数,训练次数为1000,训练目标最小误差为0,网络结构为1个隐含层10个神经元,1个输入层3个神经元,1个输出层3个输出节点,学习速率为0.000001。（2）构建林木色彩空间。经实地测色与文献收集,汇集了全国现有3264种林木（叶、花、果、枝干）色彩信息,利用优化BP神经网络将林木色彩所得不同测色方式的RGB、HSV色彩空间值转换为NCS色彩值,实现NCS与RGB、HSV色彩空间的精确转换。基于NCS色彩系统尝试建立了全国林木色彩空间,林木色彩空间作为NCS空间的子集,包括色彩879种,色彩分布范围为NCS S 0515-G90Y—NCS S8500-N,分布于12个色系,37个色相,占NCS色彩空间45%。基于林木色彩空间分析色彩属性,总结不同季节、不同地域的林木色彩的色相、彩度、明度分布规律,同时,将NCS林木色彩空间利用视觉等距划分成12:4:4的色彩间隔,得到含有192种色彩的简化空间（调色板）。证明视觉等距划分色彩空间在实际色彩量化时更能确切表达色彩的观感情况。（3）林木色彩指标构建与筛选。以林木色彩指标与彩色观赏效应的相关性高低为判据,比较研究了不同色彩空间（RGB、HSV）、不同画面色彩分类方案的优劣,结果表明,HSV色彩空间优于RGB色彩空间,主色+辅色+点缀色三分类方案略优于主色+辅色+点缀色+阴影色四分类方案;色差指标,将色彩三要素指标简化为一维指标,物理意义明确,可实现色彩指标降维量化,提升评价效能。色差公式与SBE的相关性表现为,外色差指标优于内色差指标,偏移指数公式>欧氏加权色差公式>欧氏色差公式>圆锥色差公式。影响SBE的5个特效指标（|r|>0.500）包括辅色彩度（r=0.539）、全色彩度（r=0.533）、主辅色偏移指数（r=-0.515）、主色相对面积（r=-0.521）、全色相对面积（r=-0.519）;另外,筛选得到有效指标（|r|>0.300）12个,为明度、色相差、欧氏内色差、欧氏外色差、离差及计数指标。SBE评价模型含主辅色色相差、全色彩度、主辅色偏移指数、主辅色欧氏外色差、全色明度离差、全色相对面积6个关键指标,由此可见,林木挂叶率较高、色相接近于黄绿区域、全色色彩纯粹鲜艳、明度层次分明,且全色彩度与主辅色明度两个因素中,主辅色明度对比强列而全色彩度调和的色彩景观,观赏效果好。（4）林木色彩季相效应。分析了呼和浩特地区38种常见秋色叶树木叶片的呈色物候及其随环境因子的变化规律,得到每种树木最佳观赏期、色彩季相变化色谱图。残差自回归分析结果表明,累积积温对叶片变色率的影响最大,其次是平均温度,累积积温越高,平均温度越低树木的变色越快;利用NCS色彩系统对叶片进行色系标定,分析秋色叶树木基础色期、变色早期、变色中期、变色盛期、变色末期的色相、明度、彩度变化规律;通过秋色叶树木美景度评价,得出秋色叶树木的观赏效应高低排序,并分析不同时期树木的美景度差异;根据SBE值的时序变化可将树木色彩分为渐升型、渐降型、平稳型;结合树木美景度及色彩观赏期持续时间长短进行聚类分析,将38种秋色树木为孤赏长效型、高优中效型、组合中效型、群赏长效型、辅助短效型6个等级。（5）森林色彩透视效应。研究表明总体上随着观赏距离的增加,森林色彩色相（H）逐渐上升,彩度（S）和明度（V）逐渐下降。视距增加导致整体画面逐渐变暗、变黑,画面色彩彩度越来越暗淡,直至失去色相变为黑色;明度越来越偏向于黑色;色相由黄绿色向深蓝紫色方向变化。森林色彩的美景度随观赏距离的增加下降,当视距<300m时,景物基本清晰,可以分辨出林木之间的形态特征;当视距300-700m时,景物较为模糊,林木之间的边界感消失;当视距>700m时,无法区分单株林木,画面森林色彩成片或群。（6）森林色彩景观格局效应。SBE与色彩格局指数之间存在显著、极显著相关关系,最大斑块相对面积（r=-0.311）、森林色彩分布模式（r=-0.690）、蔓延度指数（r=-0.398）与色彩观赏效应值显著（P<0.05）或极显著负相关（P<0.01）;平均斑块分维数（r=0.322）、香侬多样性指数（r=0.352）、景观丰度（r=0.655）、全色明度（r=0.482）。回归分析结果表明,全色相对面积大但主色相对面积较小、色斑边缘曲折自然且形状趋向圆满、色彩丰富但空间分布不均匀、趋向聚集又不完全连成一体、色斑镶嵌自然有序的森林色彩景观的观赏效应高;本研究提出的森林色彩分布模式指标对SBE的影响极显著（r=-0.690）,色彩格局疏密变化有致、秩序感高、自然性强的色彩分布模式的SBE高。