天山云杉是天山森林生态系统的主体,在干旱区具有涵养水源、防风固沙和保护生物多样性等的生态功能,在天山水文生态过程中起着非常关键的作用,开展树冠截留降雪研究对于冬季积雪森林区域的森林经营和气候变化有重要的科学意义。雪水当量是表示积雪水资源量多少的重要指标,也是水文模拟中的重要输入参数,能直观的反映出积雪中的水资源量。准确而全面地获取天山云杉树冠截留雪水当量信息,对于提高天山水资源量计算精度方面具有重要意义。本文为获得天山云杉树冠截留雪水当量,设计了一套实验方法:以天山云杉幼苗为研究对象,通过模拟降雪的方式,在云杉幼苗上进行降雪截留的实验研究,利用数码照相机获取云杉的雪盖面积、高精度天平获取树冠上截留的雪水质量,进而建立起云杉幼苗雪盖面积和树冠截留雪水当量、雪水质量之间的关系。之后,在一次降雪后使用大疆旋翼无人机对天山云杉8hm~2森林样地进行低空航拍作业,使用上述模型并结合夏季样地复查的数据估算样地的天山云杉树冠截留雪水当量,从而为天山云杉树冠截留降雪及其雪水当量提供地面实测的数据和资料及高精度的估算模型。主要的研究内容和成果如下:(1)天山云杉幼苗进行模拟降雪实验,采用监督分类中的最大似然分类法提取树冠雪盖面积,建立起云杉幼苗雪盖面积和树冠截留雪水当量、雪水质量之间的关系。多次模拟降雪实验云杉幼苗雪盖面积与树冠截留的雪水当量、雪水质量拟合曲线是一致的,且基本呈二次曲线:y=21.235x~2-1.457x(R2=0.9925)和y=10.278x~2-0.7048x(R2=0.9925)。(2)通过对云杉幼苗的模拟降雪实验研究,提出了一套通过雪盖面积准确估算树冠截留雪水当量、雪水质量的科学实验方法,可为遥感反演雪水当量提供地面数据支撑和资料补充。(3)本研究采用的是DJI Phantom 4 Pro V2.0无人机,利用无人机搭载的4K相机对天山云杉8 hm~2森林样地进行低空航拍作业,获取可见光波段的影像数据,结合当年夏季野外样地复查的实测数据和预处理过后得到的正射影像,将森林样地中的天山云杉按照东西冠幅的大小分为大型(6.3m)、中型(3.7m)和小型(1.8m)三个等级,分别计算其雪盖面积并利用模拟降雪实验得到的雪水质量模型估算森林样地树冠截留的总雪水质量,最后根据树冠截留雪水当量的公式计算样地树冠截留雪水当量为21cm(结果偏大)。