倒伏胁迫是我国玉米生长过程中主要自然灾害之一,在玉米生长过程中,由于品种特性、栽培管理、病虫危害以及外界环境等因素,导致玉米在营养(抽雄期)、生殖(灌浆期)生长阶段容易遭受倒伏威胁。倒伏导致玉米籽粒产量、品质降低,严重影响了机械收获能力,限制玉米高产优质,成为玉米生长过程中主要自然灾害胁迫之一,严重威胁粮食安全。近年来发展迅速的遥感技术以其快速、客观、经济、区域性等优点,在倒伏灾情监测、灾情评估方面提供了科学的技术手段,对倒伏玉米田间管理、产量减损评估及灾后相关措施实施等方面具有重要意义。本文选取北京市昌平区小汤山国家精准农业示范研究基地为倒伏小区控制试验研究区,河北省石家庄市藁城区为野外自然倒伏研究区。以控制小区倒伏玉米群体为研究对象,在不同倒伏时期及倒伏类型处理下,以倒伏玉米冠层高光谱数据为基础,分析倒伏玉米群体生理指标参量的变化特征,实现倒伏玉米群体生理指标反演模型的构建,探讨倒伏玉米群体生理指标和光谱参量之间的机理响应解析。同时,利用野外调查数据构建可表征玉米受灾强度的倒伏灾情指数,采用GF-1光学遥感影像分析倒伏前后玉米群体结构参量遥感影像信息的变化,根据遥感影像变化信息构建倒伏灾情监测模型,开展基于真实遥感影像的区域尺度玉米倒伏灾情遥感监测。本文主要有以下研究内容与结果:(1)基于倒伏小区控制试验开展人工玉米倒伏,设置不同倒伏生育期,每个生育期不同倒伏处理,根据田间获取的实际数据,从叶面积指数、叶面积密度和高度等相关农学参量研究玉米倒伏后群体生理指标的变化规律,采用ASD高光谱仪获取玉米冠层光谱数据,分析倒伏玉米群体生理指标同光谱特征参量的响应关系,采用连续投影算法、最佳指数法及赤池信息量准则等方法分析数据,构建倒伏胁迫下玉米群体生理指标高光谱估测模型。研究发现倒伏胁迫会导致玉米冠层结构改变,不同强度倒伏玉米冠层光谱反射率有所差异,不同生育期各倒伏处理玉米,冠层光谱反射率也不同;和未倒伏玉米相比,倒伏玉米冠层光谱反射率均出现不同程度的增大,且倒伏越严重,冠层光谱反射率越高;倒伏玉米自身具有一定的恢复能力,同时受倒伏胁迫作用,倒伏玉米植株衰败较快,导致后期冠层光谱反射率逐渐降低;倒伏胁迫下玉米LAI变化不明显,而引入株高构建的LAD同倒伏强度相关,倒伏越严重,LAD值越大,同倒伏强度成正比;同LAI相比,各种光谱特征构建的LAD模型的效果都优于LAI,和单个特征相比,组合特征构建的模型较为稳定;LAD适合作为表征倒伏玉米群体生理特征的参量,可为玉米倒伏胁迫灾情遥感监测提供必要的先验知识。(2)基于倒伏灾情指数的区域尺度玉米倒伏灾情遥感评估,研究利用GF-1光学遥感影像进行区域范围内的玉米倒伏灾情监测,通过利用倒伏后实测玉米倒伏比例及倾角构建倒伏程度评价指标,并对倒伏灾情等级进行划分,计算倒伏前后波段反射率及植被指数的差值变化量,筛选与玉米倒伏程度评价指标敏感的最优变量参数,构建区域尺度玉米倒伏灾情遥感监测模型。研究发现倒伏灾情越严重,光谱反射率越高;利用CARS算法筛选的最优变量组合是光谱波段△B2、ΔB4以及植被指数△NDVI、ΔGNDVI、△BNDVI、△NPCI;基于倒伏比例和倒伏倾角构建的倒伏灾情指数能够有效判断实际倒伏发生情况,构建的模型训练R2=0.96,RMSE=0.08,验证R2=0.88,RMSE=0.12,倒伏等级预测精度达79%,能够作为遥感监测玉米倒伏灾情程度的评价指标;利用光学GF-1影像进行区域尺度玉米倒伏灾情监测,最终实现区域尺度玉米倒伏灾情等级遥感制图,为倒伏玉米灾情评估和灾后及时实施补救措施提供技术上的支撑。