高光谱遥感技术具有光谱分辨率高、波段连续性强、光谱信息量大的优点,能够及时了解植物的生理生态变化和营养状况,对精细农业的发展具有独特的应用优势。本文通过对苹果冠层光谱信息进行提取与分析,实现对苹果长势和营养状况的实时、无损监测。山东省苹果分布集中、面积大,具有良好的研究场所。本研究选择苹果优势区域——泰沂山区蒙阴县为研究区,采用ASD FieldSpec3地物光谱仪探测与室内试验分析相结合的定量方法,在实测苹果春梢停止生长期冠层光谱反射率和叶面积指数的基础上,同步采集苹果叶片样品,室内测定苹果叶片的叶绿素和氮素含量。利用光谱微分技术、植被指数分析、多元统计分析技术等技术手段,通过分析春梢停止生长期苹果冠层高光谱特征,筛选敏感波段和光谱参数,确立氮素营养和长势指标的适宜光谱参数及相应估测模型。主要结论如下：(1)初步探讨了春梢停止生长期苹果冠层的高光谱特征苹果冠层高光谱曲线形状与典型植被相似,在400-700nm可见光区,冠层光谱反射率主要受叶绿素的影响,在蓝光和红光区域有反射谷,在绿光区域反射光谱曲线略有上升,出现一个反射峰；在700-750nm间光谱曲线陡直上升；在760-1300nm近红外波段,由于冠层和叶内细胞结构等影响,出现“红外高台阶”,有反射谷存在；在1560-2300nm内,冠层光谱存在两个波峰,主要受苹果叶内水含量和大气的含水量影响；在1980nm附近反射率出现明显的跌落,主要取决于大气的含水量。这些光谱信息为进一步利用冠层反射光谱监测苹果树生长状况和氮素营养状况提供了基础。(2)建立了基于苹果冠层高光谱特征的氮素含量估测模型利用冠层高光谱分析技术,提取了与氮素含量相关的敏感波段,基于敏感光谱波段研究构建各类光谱参数,研究了苹果冠层氮素营养状况与冠层反射特征光谱的定量关系,建立了氮素含量的敏感光谱参数及预测方程。春梢停止生长期苹果冠层氮素含量的敏感波段主要存在于近红外平台和可见光区,其中,红边区域表现最为显著。以植被指数NDSI(1700,965)为自变量的模型N=2.070+1.448NDSI(1700,965)、以R"717为自变量的模型N=1.96+2131.487R"717和以R"717、R"976为自变量的模型N=1.999+1712.7511R"717+1057.679R"976估测效果最佳。(3)探明了苹果树冠层LAI与高光谱参量的关系根据春梢停止生长期苹果冠层光谱特征与其LAI的相关性,提取对LAI反应敏感的波段区域,运用逐步线性回归分析方法建立苹果LAI的估测模型。结果表明,随着LAI的提高,苹果冠层光谱反射率呈递增趋势。利用筛选得到的敏感波段构建的估测模型,其中以原始光谱753nm为自变量的估测模型和一阶微分732nm、564nm组合的估测模型预测效果最佳。从构建的模型来看,原始光谱与一阶微分光谱均可实现对苹果LAI快速准确地估测。(4)探明了苹果树冠层叶绿素含量与高光谱参量的关系选择植被指数形式,构建了敏感波段区域范围内所有两波段组合的植被指数,通过相关分析、模型构建以及精度检验,确定苹果冠层叶绿素含量的敏感波段区域为400-1350nm。通过分析构建的植被指数与苹果冠层叶绿素含量的相关关系,确定以CCI指数为自变量建立的估测模型为最佳估测模型,为苹果冠层叶绿素含量的无损检测奠定了基础。本研究初步探明了春梢停止生长期苹果树冠层的光谱特征,探索苹果树冠层N素含量、叶绿素含量及叶面积指数的高光谱估测机理与定量估测模型,提出基于高光谱的N素状况快速估测方法,实现对苹果N素营养的实时、无损监测,为苹果生长特征的无损监测和精确管理提供理论基础和关键技术。