棉花是新疆支柱性产业，及时准确的预测新疆棉花的产量对新疆国民经济的发展具有举足轻重的作用。新疆北疆棉花遥感估产模型的建立不仅实现了动态、快速、全面、精确的预测新疆北疆棉花产量，而且该模型的研究为建立大尺度的新疆棉花遥感估产系统提供了理论依据和实践支持，具有重大意义。本研究在2011年7月13日，8月14日，9月15日，以新疆北疆乌兰乌苏的棉田为对象，结合卫星同步过境时间，收集棉花的叶面积指数（LAI）、归一化植被指数（NDVI）数据，同时在2011年11月中旬棉花产量统计公布后收集样区棉花实际产量数据，利用同期遥感影像数据提取NDVI值，建立棉花遥感估产模型。研究结果如下：（1）通过对棉花LAI在不同生育期的对比发现，新疆北疆棉花LAI在蕾期、花铃期及吐絮期期间LAI呈现先急速增大趋势并在花铃期达到最大值3.688678，随后迅速减小到2.425173。结合实地观察的NDVI对从遥感影像提取的NDVI数据进行校正，经对比分析得出棉花NDVI数据在棉花蕾期、花铃期、吐絮期逐渐减小。对棉花在各生育期的LAI与NDVI进行相关分析，结果表明LAI与NDVI在棉花蕾期未达到很好的显著性和相关性，虽然在花铃期达到显著相关水平，在棉花吐絮期达到极显著相关，但相关系数比较低。考虑到棉花分布的非均质性以及土壤干扰因素，同时还考虑到近年来大规模机械播种收割以及脱叶剂等人为干扰情况，导致LAI与NDVI的相关性不是很高。（2）利用LAI、NDVI与棉花产量分别建立估产模型，结果表明基于LAI的新疆北疆棉花估产模型在棉花生育期的蕾期、花铃期的拟合系数均达到了极显著水平，并且在棉花花铃期达到了最大值0.76。通过建立六种回归模型以及对拟合度和精度的分析，得到基于LAI的新疆北疆棉花估产最佳时相为棉花的花铃期，模型方程为Y=42.834+153.338LAI-44.116LAI~2+4.195LAI~3。Y=棉花产量（公斤）。通过六种回归模型反演得到基于NDVI的新疆北疆棉花估产遥感模型，结果表明从拟合度和显著性水平在新疆北疆棉花蕾期、花铃期、吐絮期都不理想，分析原因可能由于卫星影像处理过程中产生的误差、棉花观测与影像像元区域的非一致性、以及棉花品种的非均值性、大范围使用脱叶剂造成人为干扰等原因造成。所以使用NDVI单一指数的遥感估产还需更进一步论证研究。（3）利用LAI、NDVI与棉花产量，在棉花生育期中的蕾期、花铃期、吐絮期建立多元复合遥感模型。结果表明多元复合模型在棉花蕾期、花铃期均达到显著水平，并且在花铃期拟合度最好。通过对估产模型进行精度分析，结果表明在棉花蕾期新疆北疆棉花多元复合遥感估产模型的预测产量比实际产量明显偏高，估产模型：Y=13.883LAI-393.659NDVI+461.476；在棉花的花铃期预测产量与实际产量比较接近，准确率达95.3%，估产模型：Y=17.764LAI-123.049NDVI+232.146；在棉花吐絮期估产准确率高达99.6%，估产模型：Y=-5.871LAI+89.312NDVI+194.416，Y=棉花产量，单位(公斤)。