基于盐渍土修复过程中盐分含量和同步实测光谱数据, 通过对原始光谱数据、　平滑光谱数据及平滑后的不同变换光谱数据等八种光谱数据集, 分别以相关系数的极值和不同相关系数范围两种方法分析其最佳敏感波段范围, 深入分析了不同变换下土壤的光谱响应特征。 在此基础上, 运用偏最小二乘回归方法, 以全波段(400～1　650　nm)和分析获得的最佳敏感波段建立了基于修复过程的土壤盐含量和光谱反射率的关系模型。 结果表明: 针对八种光谱数据集, 采用两种方法提取的土壤最佳敏感波段, 均集中在947.11～949.31, 　1　340.27, 　1　394.11, 　1　419, 　1　457.81～1　461.31, 　1　537.68～1　551.39和1　602.32 nm; 且最佳波段的土壤盐含量反演模型, 以模型评价参数的决定系数(R2)和均方根误差(RMSE), 以及赤池信息量准则(akaike’s information criterion, AIC)作为选择最佳模型的标准, 均以SGSD(Log R)模型的建模和预测结果比其他光谱变换的模型更为显著。 基于全波段的PLSR建模效果总体上稍优于最佳波段的模型, 　其中以SGSD的预测精度最为突出, 其模型的决定系数R2与标准差RMSEP分别为0.673和1.256; 基于两种方法获得的最佳波段的PLSR模型与全波段对比在模型精度方面虽有一定差距, 但从模型的复杂程度比较, 具有模型简单、　变量更少及运算量小的特点。 该研究可在土壤盐含量及其光谱特征的研究中, 为实现土壤盐渍化定量、　快速、　便捷的监测和检测提供参考。

正确评价土壤盐渍化对地区农业生产与生态环境具有重要意义。 土壤线对土壤盐渍化程度具有一定的指示作用, 但在不同角度下观察获得的土壤光谱特征会发生变化, 土壤线的参数值也会随之变化。 依据以实验室测定的盐渍化土壤多角度偏振高光谱反射率, 分析并确定土壤盐渍化程度与土壤线参数之间的关系, 初步探求在偏振反射条件下土壤线最佳的获取方式。 结果表明: (1)土壤光谱反射率随波段的增加逐步缓慢上升, 趋于平缓。 随着盐渍化程度的增强, 土壤的光谱反射率先逐步降低至某一临界值后又逐步升高; (2)土壤的盐渍化程度与土壤线的斜率和截距均呈线性相关, 随着盐渍化程度的增强, 土壤线的斜率变小, 截距变大; (3)探测天顶角影响偏振状态与土壤线参数的关系, 当探测天顶角一定时, 偏振状态与土壤线参数之间具有规律性。 探测天顶角在0°-50°之间, 随角度的变大, 土壤线斜率变大, 截距变小; (4)偏振状态影响土壤线参数与土壤盐渍化程度的相关性程度, 初步确立偏振角度为90°, 探测天顶角为25°状态下, 建立的土壤盐渍化程度与土壤线参数关系模型较优。 为定量反演土壤盐渍化程度提供新的途径。 可以用于土壤的盐渍化程度评价。

该研究跟踪山东东营盐渍化土壤(盐分主要以氯化钠为主)的微生物修复盆栽实验, 分析研究修复过程中土壤理化性质的改良以及相应的光谱特征变化。 基于对修复过程中不同阶段土壤盐分含量(SSC)和Na+, Cl-等理化指标的化学分析及其同步的光谱测试, 采用平均值降维方法, 相关系数与决定系数相结合的方式, 通过逐步缩小采样间隔, 分析了土壤在微生物修复过程中盐分和盐分离子含量变化及其光谱响应的最佳波段和特征。 结果表明, 土壤在不同处理的微生物修复过程中, 全波段平均光谱反射率与SSC的变化趋势和幅度几近一致, 与Cl-含量变化趋势和幅度完全一致。 在光谱测试的全波段范围内, SSC及盐分离子含量与光谱反射率呈显著正相关, 在近红外波段的反射率变化尤为显著。 在此基础上, 基于调整光谱采样间隔方法分析获得的盐分及其离子含量最佳光谱响应波段反射率, 建立了土壤光谱反射率与盐分含量及其离子含量的关系模型。 其中SSC的最佳响应波段1 370～1 445和1 447~1 608 nm, Cl-, Na+的最佳响应波段分别为1 336~1 461和1 471~1 561 nm, 建立的模型其R2最高值达到了0.95, RMSEC, RMSEP最大值分别为1.076和0.591。 不同处理的土壤微生物修复结果的显著性统计分析及其相应的光谱特征变化, 充分显示了土壤盐分含量的光谱响应特征及其敏感性, 对发展基于高光谱的土壤盐渍化快速分析诊断方法具有重要意义。

盐渍化土壤不仅对农业生产产生巨大的威胁,而且对生态环境也构成了巨大的破坏.本文以吉林省西部盐渍化土壤为例,将遥感信息中的偏振信息和高光谱信息相结合,通过对吉林省西部盐渍化土壤光谱特征的获取,选择合适的波段,建立普适的模型,并进行科学验证.研究表明,盐渍化土壤的偏振高光谱信息与其理化属性参数具有一定的相关关系,并具有规律性,尤其是土壤线模型,利用土壤线进行建模,可以预测土壤的盐碱化程度.

近年来, 吉林省西部盐渍化土壤面积不断扩大, 土壤质量退化日趋加剧, 不但对该区域的土地资源造成了严重的破坏, 而且对农业生产和生态环境构成巨大的威胁。 该研究将遥感信息中的偏振信息和高光谱信息相结合, 通过对吉林省西部盐渍化土壤光谱特征的获取, 选择合适的波段, 建立普适模型, 并进行科学验证。 研究表明, 盐渍化土壤的偏振高光谱信息与其理化属性参数具有一定的相关关系, 并具有规律性, 这对盐渍化土壤表面反射机理研究、 盐渍化土壤目标与背景的识别、 分类, 土壤偏振传感器的研制、 偏振光遥感信息的利用以及定量遥感的发展均具有重大理论意义。