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作为不可再生资源的土地资源是人类社会的宝贵财富,近些年随着人口的增长,不合理开发的增加,耕地在逐渐减少,土地质量在退化,而土壤盐碱化问题正是干旱、半干旱地区土地质量退化的主要问题,因此及时、精准、动态的获取盐碱土盐分信息,对治理盐碱土、防止其进一步退化和进行农业可持续发展至关重要。传统的土壤盐碱化监测采用野外定点调查方式,耗时费力而且测点少,代表性差,无法实现大面积实时监测。传统遥感虽然能大面积、重复获取多波段、多时相的影像,但是波段数较少,光谱分辨率不高的特点,使得其对土壤的盐碱化监测并不能取得很好的效果。上世纪80年代出现的高光谱遥感波段多、信息量大、能获得连续的光谱信息,为大面积实时的动态监测盐碱土状况提供了可能。
本论文正是将高光谱遥感引入土壤研究中,以上海市崇明岛为研究区,分析野外光谱测量的影响因素,学习野外光谱测量规范,根据研究区特点设计高光谱野外测量实验,并利用野外测量得到的土壤高光谱数据,深入分析土壤的高光谱特征,根据各个波段之间的相关性将测量的波段范围划分为几个波段组,并从多个角度提取土壤高光谱的特征参数,然后对这些特征参数的值,利用马氏距离法进行单因素的土壤分类,得到了利用土壤在610 nm、570 nm、695 nm和720nm处反射率进行土壤分类效果较好,以这四个特征参数为输入,利用最大似然法可以获得更准确的土壤分类结果,文中给出了分类的标准,取得了不错的结果。
在进行野外光谱测量的同时,实时采取土壤样本,进行土壤样品的实验室处理和理化分析,测量反映土壤盐碱化的土壤浸提液电导率。对土壤高光谱进行14种形式的变化,对每种形式的变化和土壤反射率本身与浸提液电导率进行单波段相关性分析,并为反射率和每种变换形式提取相关系数的峰值,最后利用这些峰值所在的值对土壤浸提液电导率进行逐步多元线性回归分析,并计算回归方程调整的判定系数和总均方根差,以反映回归效果,得到土壤反射率在610 nm处、土壤反射率的一阶微分在517 nm和318 nm处对预测土壤浸提液电导率有不错的效果,并给出了预测方程。这有助于奠定高光谱传感器的波段设置、高光谱资料的解释和利用高光谱资料预测土壤盐碱化的理论基础。
论文的最后对Landsat5 TM数据利用COST模型进行了大气校正并计算了地表相对反射率,对TM数据反演得到的地表相对反射率与高光谱仪测量得到的相对反射率进行了比较,可以看出,两者之间具有高度的正相关性。