油类污染土壤会危害生态环境,影响农业生产生活活动。能够及时准确的发现污染土壤的位置、监测污染的程度、识别污染土壤的油的类型等信息是开展污染危害分析和控制进一步污染的关键。遥感技术具有宏观、实时、动态等特点。利用遥感技术来监测土壤石油污染,有着常规化学监测方法无法替代的优点,特别是多角度、高光谱、偏振信息来获取土壤在2π空间的光谱特点,是现今遥感技术的重要研究方向。偏振光遥感是一种新的光学遥感方式,国内外的许多研究都表明利用偏振光手段对于油类污染具有探测潜力。本篇论文采集东北地区常见的黑土作为土壤样本,配制了石油（原油）、汽油和食用油三种不同的油类污染土壤,并且利用ASD光谱仪在实验室模拟日光光源的条件下测量土壤光谱。从微观角度出发考虑了探测角、相对方位角、偏振角变化对污染土壤偏振高光谱的影响,分析了不同油类污染土壤的偏振高光谱特征,结果表明:（1）当土壤中含油量增加时,偏振高光谱值在各个观测角都减小,偏振度增加;（2）随着探测角的增大,油类污染土壤（以石油污染土壤样本为例）的偏振高光谱值减小,偏振度也增大;（3）油类污染土壤（以石油污染土壤样本为例）的偏振高光谱值随方位角变化而改变:后向散射方向的光谱值大于前向方向的光谱值。通过计算斯托克斯参量（I,Q,U,V）和偏振度来表达油类污染土壤的偏振信息,结果表明:（1）I参量的多角度空间变化规律随土壤含油量的多少改变,不会随油的类型而改变;（2）Q参量的空间分布特点因土壤中所含油的类型不同而改变,不会因为土壤中所含油量的变化发生明显的变化;（3）U参量在后向方向对于土壤含油量的多少比较敏感,V参量一般忽略不计;油污染土壤对于不同的偏振度表达效果不同。选择POLDER传感器的两个通道波段670nm和865nm,发现在这两个波段处土壤的偏振度变化趋势在方位角和探测角发生改变时基本上保持一致。基于多角度偏振高光谱值和偏振反射信息（偏振度）,在670nm和865nm波段处分别建立二者与土壤所受油污染程度（土壤含油量,以石油污染为例）之间的线性与非线性关系模型,得到结论:（1）油污染土壤程度与偏振高光谱值之间存在负相关关系:污染程度加深,光谱值减小;（2）2个波段的模型决定系数（R-Square,R~2）基本都大于0.5,865nm处的R~2在线性模型和非线性模型拟合中均大于865nm处的R~2,说明865nm处的相关性更好;（3）非线性回归模型中的二次函数模型的R~2最大,拟合效果最好,幂函数模型的拟合效果最差,在线性回归模型中探测角60°的拟合效果最好;（4）油污染土壤程度与偏振度之间存在正相关关系:污染程度加深,偏振度变大;（5）在后向方向建立的模型R~2大于前向方向建立的模型,说明其效果更好;（6）基于不同方位角的偏振信息与土壤污染程度建立的模型R~2在0.7以上,而基于多个观测角度所建模型在0.65左右,说明了各种油类污染土壤对偏振高光谱探测均具有敏感性。通过上述研究,发现土壤偏振高光谱会受土壤含油量、探测角、方位角、偏振角等多个因素的共同影响,这些因素中究竟是哪个或者哪几个因素对油类污染土壤的偏振高光谱特性起到了决定性的作用呢?为此,我们设计了科学的正交试验,并将以上因素进行交互作用分析。经过科学地设计有交互作用的正交试验说明了诸多影响因素中土壤含油量的大小对土壤偏振光谱的影响最大,表明了偏振高光谱遥感监测油类污染土壤的优越性,验证了多角度偏振光谱在区分土壤油类污染程度的能力以及在油污染监测方面的可行性。