荒漠灌木是干旱区、半干旱区脆弱生态系统的重要组成部分,其生物量是荒漠生态系统结构与功能研究的重要指标。现阶段,灌木生物量测量方法多采用传统的人工样地或样方野外调查方法,以破坏性测量方式为主,其优点是测量过程简单直接,精度较高,缺点是与灌木生物量相关的测树学因子的野外获取难度较大,影响了野外工作效率,会引进人为误差因素,同时需要将整株灌木收割,导致无法对同一株灌木开展多期连续观测,而且对原本脆弱的荒漠灌木生态系统具有一定的破坏作用。因此,传统测量方法和工具已成为灌木生物量精准监测与高效计量的主要制约因素之一,尤其是在较大时空尺度上开展灌木生物量连续监测时,需要开展大批量、多时相的野外测量工作,传统测量方法的局限性更为突出。针对目前灌木生物量野外测量方法的局限性,本研究以新疆北疆范围内的梭梭和柽柳为实验区,采用传统灌木生物量测量方法获取实验样本共计190个,同时通过智能手机图像拍摄法获取研究区内的单株样本灌木图像,应用智能手机图像处理与分析方法,结合灌木的特点,引入了灌木图像面积（S）这一新变量建立灌木生物量模型。并与传统建模方法进行对比分析,验证了利用智能手机图像信息来提取图像自变量构建灌木生物量模型的可行性,同时应用机械设计与制造技术和方法,研制了一种荒漠灌木地上生物量的野外测量硬件装置,融合基于智能手机图像分析的灌木生物量模型,基于Android平台开发了测量装置上运行的荒漠灌木地上生物量无损快速估测软件,实现荒漠灌木地上生物量的野外实时、无损、快速估测。实验结果表明,基于智能手机图像分析的荒漠灌木生物量无损快速估测方法是灵活有效的,具体成果如下:（1）验证了利用智能手机图像信息提取图像特征来构建灌木生物量模型的可行性和适用性。以新疆生产建设兵团第六师102团为实验区建立40个实验样本,提取智能手机拍摄的单株梭梭图像的侧视面积(S_侧视)为自变量建立梭梭生物量模型B=0.081S.,决定系数（R²）最大,为0.9291,相对误差为:10.178⁴4.98%,相对平均误差为:13.26%,估测值和实测值相关系数为0.9028,实验数据表明,与传统灌木生物量建模方法相比,该方法在不损失测量精度的前提下,能有效估测荒漠小型梭梭生物量。（2）提出并证明了一种比图像侧视面积(S_俯视)效果更好的新变量,即以图像俯视面积(S_俯视)构建灌木生物量模型,弥补了侧面拍摄法无法拍摄较大灌木的不足。以柽柳图像俯视面积(S_俯视)为自变量建立生物量模型B=15.215+369.44S-42.03S+1.668S,决定系数（R²）最大,为0.9013,与人工实际测量结果相比,该系统估测的平均绝对误差为79.12g,平均系统误差为1.73%,平均绝对百分误差为18.59%,估测值和实测值相关系数为0.9391,该方法可以有效估测荒漠柽柳生物量,为无损快速估测荒漠灌木地上生物量提供了生物数学模型基础。（3）设计了基于手机图像分析的灌木生物量野外测量装置,包括拍摄杆硬件的设计、蓝牙无线控制模块设计等,结合提出的灌木生物量模型,研发了基于Android平台的荒漠灌木地上生物量无损快速估测软件,进而构建了软硬件一体化的测量装置。该装置的测量方法与传统的林木测量法相比具有无损、快速、灵活、方便等优点,对保护和发展灌木资源、改善生态环境具有重要意义。