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玉米是中国重要粮食作物,其在国民经济中具有不可或缺的作用,在水资源短缺及干旱频发等背景下进行作物水分胁迫监测方法研究对于实现大田玉米的精细田间灌溉管理具有重要意义。本研究以在营养生长晚期、生殖期及成熟期具有不同施水量梯度的大田玉米为研究对象,基于地面和无人机遥感系统采集的不同尺度玉米冠层反射光谱及热辐射数据,结合地面实测叶面积指数、株高、叶绿素含量、气孔导度、叶水势、径流等玉米生理生化参数,以及空气温湿度、太阳净辐射、风速等气象参数,针对性地进行大田玉米水分胁迫时空分布信息获取研究,旨在为更为精细的田间灌溉管理提供技术支持。论文主要研究内容及结论如下:（1）针对CWSI（Crop Water Stress Index）经验模型基线的波动性以及理论模型潜在冠层阻力求解的复杂性,确定了CWSI经验模型基线的建立方法并分析了其年际间变化,对比分析了不同潜在冠层阻力求解方法对CWSI理论模型构建的适用性,最终以叶水势、径流和气孔导度等传统作物水分胁迫指数为参考,对比分析了CWSI经验和理论模型的大田玉米水分胁迫监测性能。结果表明:晴朗天气条件下,作物无水分胁迫时冠气温差和饱和水气压差在11:00～15:00呈现线性关系。CWSI经验模型无水分胁迫基线在年际间及不同实验地具有较大变化的原因主要可以归结为气候条件、空气温湿度的测量方式、冠层温度采集设备及方式等的不同。采用逆推法计算潜在冠层阻力进而构建的CWSI理论模型数值分布更稳定,更适合监测大田玉米水分胁迫状况。相比于CWSI理论模型,CWSI经验模型与气孔导度、径流及叶水势等具有更稳定的相关关系,更适合用于监测大田玉米水分胁迫状况。（2）针对目前搭载到微型无人机遥感平台的热红外传感器多为重量较轻的非制冷热红外相机,进而存在作物冠层温度难以精确提取等问题,主要进行了无人机热红外图像的温度校正及大田玉米冠层温度提取研究。结果表明:进行无人机热红外遥感图像温度校正时应保证校正数据与无人机热红外数据采集高度保持一致。相比于最大期望算法,本研究提出的图像融合法具有更高的提取精度,冠层温度提取值与参考值的决定系数R2（Coefficient of Determination）在2018和2019年分别提高了0.08及0.18,均方根误差RMSE（Root Mean Square Error）在2018和2019年分别降低了0.30及0.64℃。随大田玉米水分胁迫状况加剧引起的地物（高温及低温物体）分布变化是造成冠层温度提取结果先低估而后高估的原因。当以气孔导度为玉米水分胁迫水平参考时,相比于DNAS（Degrees Above Non-Stressed）、冠层温度标准差及冠层温度变异系数等,基于所提取冠层温度构建的CWSI经验模型具有最好的水分胁迫监测效果,2018和2019年其与气孔导度的R2分别为0.63及0.42,RMSE分别为0.12及0.16 mol·m-2·s-1。（3）针对基于无人机多光谱遥感技术提取冠层结构指数及叶绿素指数监测作物水分胁迫的研究主要集中在果园及葡萄园,而关于大田玉米的研究较少,以及为探究非线性机器学习回归算法是否会增强无人机多光谱植被指数的作物水分胁迫监测性能,进行了植被指数选取及其水分胁迫响应分析和基于机器学习算法的大田玉米水分胁迫监测模型构建。结果表明:无人机多光谱植被指数在2018和2019年玉米生育期内响应了不同水分处理梯度及施水量的变化,且可以分别采用归一化植被指数和转化叶绿素吸收反射指数描述大田玉米冠层结构及叶绿素含量的水分胁迫响应。与随机森林和BP神经网络回归模型相比,多元线性回归在2018和2019年具有最好的气孔导度估计性能,R2分别为0.64和0.58,RMSE分别为0.13和0.12 mol·m-2·s-1。（4）为探究可见光图像中大田玉米冠层植被指数分布监测作物水分胁迫状况的可行性,以及基于无人机可见光遥感图像进行大田玉米水分胁迫时空分布信息获取的可行性,进行了新型植被指数构建及其水分胁迫响应分析和新指数在无人机遥感尺度的适用性分析。结果表明:可见光图像中大田玉米冠层的过绿指数高斯分布均值可以作为新型作物水分胁迫指数（命名为MGDEXG）,且与CWSI、叶水势及径流具有显著性相关关系（p<0.01）。与CWSI经验模型相比,MGDEXG具有两个主要优势:1)MGDEXG仅需可见光图像,具有易于计算、价格便宜及易于推广等优势;2)MGDEXG对不同的田间微气象条件具有一定的适用性。MGDEXG在2.7 mm（10 m）及14 mm（50 m）两个无人机可见光分辨率尺度下均可以有效地监测大田玉米水分胁迫状况,且与气孔导度相关性关系的R2分别为0.78和0.62,RMSE分别为0.09和0.11 mol·m-2·s-1。（5）基于无人机可见光、多光谱及热红外遥感图像均可以有效地获取大田玉米水分胁迫时空分布信息,同时由于土壤和作物田间异质性的影响,无论是在充分灌溉区还是亏缺灌溉处理区,大田玉米水分胁迫水平均具有异质性,表明更为精细的田间灌溉管理具有重要意义。同时,相比于无人机多光谱和热红外遥感数据,基于无人机可见光遥感数据提取的大田玉米水分胁迫指数（MGDEXG）与气孔导度具有更好的相关性,更适合作为低成本的大田玉米水分胁迫时空分布信息获取手段。