新疆草地资源丰富,是全国第三大牧场,可使用面积约5000万公顷,其中新疆北部约有2900万公顷,占整个新疆维吾尔自治区的50%以上,是自治区极为重要的畜牧业产品供给区,为了快速、准确、有效地估算天然草地地上地上生物量,掌握其变化规律,通常利用航天遥感技术来估算,然而空间分辨率和时间分辨率较低,随着目前无人机遥感技术的发展,使高空间、时间分辨率的低空影像的采集成为可能。如今多光谱影像在应用中易产生“同谱异物”、“同物异谱”等现象,光谱分辨率的提高也大大增加了相邻波段间的相关性,使得计算复杂度和时间复杂度大幅提高。因此对多(高)光谱遥感影像数据进行降维处理是当前应用研究中的一个难点问题。本文以天山北坡天然牧场为研究区,利用多旋翼无人机搭载多光谱相机获取高分辨率多光谱影像,基于植被光谱特征、最佳波段指数和最大相关系数选取最佳波段组合,提取常见的植被指数,结合草地地上生物量实测数据,在二者相关性分析的基础上,运用回归分析方法,建立多种生物量和植被指数的估算模型,对比分析模型精度,确立了最优估算模型,并结合卫星遥感数据协同估算草地地上生物量。主要工作及相关研究成果如下:(1)针对无人机多光谱影像波段多,信息量大,信息冗余度高等问题,以新疆天山北坡紫泥泉牧场典型区域为研究区,使用多旋翼无人机搭载Micro MCA12 Snap传感器采集多光谱影像,根据各波段特征和植被光谱特性将波段进行分组,利用最佳波段指数(OIF)和最大相关系数(MCC)初步选择最佳组合波段,联合建立的天然草地地上生物量估算模型,综合确定最佳波段组合。结果显示OIF指数与估算模型精度没有严格的对应关系,利用MCC法来获取最优波段组合不太理想,可能是该方法易受各种因素的影响,提取的只有单一波段,不能从多角度反映植被特征等。但通过选择最优波段组合,在一定程度上能够提高估算模型的精度。(2)为了准确并有效地估算天然草地地上生物量,掌握其变化规律。充分考虑了地形因素对植被地上生物量空间分布的影响后,利用获取的多光谱影像(含近红外波段),结合地面实测数据,在天然草地地上生物量实测数据与植被指数相关性分析的基础上,使用回归分析方法,建立了地上多种生物量和植被指数的估算模型,对比分析模型精度,确立了最优估算模型。实验证明阴阳坡不同的植被类型及其生长特征,致使计算植被指数时出现同一植被指数值对应不同的生物量,这是总体生物量与各植被指数相关性较低的根本原因。考虑了地形因子之后,地上生物量与植被指数之间的相关性明显提高了,估算模型准确并真实地反映了生物量分布状况。(3)结合无人机低成本、高时效、高分辨率等特点,以及卫星遥感大尺度监测优势,应用前期研究结果,结合Landsat8卫星影像,建立了协同估算模型,估算模型精度达到74%以上,实现了协同估算的目的。