土壤遥感监测研究进展_徐金鸿

第13卷第2期水土保持研究V o l.13　N o.2 2006年4月R esearch of So il and W ater Conservati on A p r.,2006

①

土壤遥感监测研究进展

徐金鸿1,2,徐瑞松1,夏　斌1,朱照宇1

(1.中国科学院广州地球化学研究所,广州　510640;2.中国科学院研究生院,北京　100039)

摘　要:对土壤光谱遥感监测的国内外发展情况进行了回顾,简单总结了影响土壤光谱的原因、土壤光谱的类型、土壤遥感的最佳波段、土壤的遥感分类以及土壤遥感的定量研究。重点对土壤水分遥感监测的方法和原理进行了

详细的论述。最后对土壤遥感监测的发展趋势进行了分析和展望。

关键词:土壤;遥感;土壤水分

中图分类号:S152.7;T P79 文献标识码:A 文章编号:100523409(2006)022*******

Research Advances on So il M on itor i ng by Rem ote Sen si ng

XU J in2hong1,2,XU R u i2song1,X I A B in1,ZHU Zhao2yu1

(1.Guang z hou Institu te of Geoche m istry,Ch inese A cad e m y of S ciences,Guang z hou510640,Ch ina;

2.G rad uate S chool of the Ch inese A cad e m y of S ciences,B eij ing100039,Ch ina)

Abstract:A fter review ing the nati onal and internati onal developm ents on remo te sensing monito ring so il,influenced facto r of so il reflectance values,so il spectra curve,best detecting band of so il and so il classificati on using remo te sensing are si m p ly summ arized.It m akes an emphasis on the detailed discussi on on the m ethods and theo ries of so il mo isture monito ring by remo te sensing.A nalyzes and fo recast the developm ent tendency of remo te sensing monito ring so il.

Key words:so il;remo te sensing;so il mo isture

前　言

土壤是由矿物质、有机质、水分、空气等物质组成,它们之间是相联系、相互转化、相互作用的有机整体。土壤反射光谱特性是土壤的基本特征之一,它与土壤的物理性质有着密切的关系。国内外学者对土壤光谱辐射特征做过大量的研究工作,Е.Л.Кринов在1947年就发表了包括土壤在内的地物光谱反射特性的专著。而Ю.С.Толчельников(1959,1960, 1968)则完整地研究了苏联地带性土壤的反射光谱特性,并指出腐殖质、氧化铁、湿度、机械组成、矿物成分、盐分和表土结构等是影响土壤反射光谱特性的基本因素。H.R.Condit (1970)研究出一种简化测定土壤反射光谱曲线的方法,即通过应用特征向量法分析土壤反射光谱数据后得出,只需测定几个波长处的土壤光谱反射率值,就可用公式计算出320～1000nm波段内任意波长处的土壤光谱反射值。我国学者戴昌达[1],朱永豪[2]　,汪周伟[3],徐彬彬[4],冯云山[5,6]等都对土壤光谱特性做过大量的研究工作。而许多学者还研究了土壤成分与土壤光谱特性之间的关系。如H unt和Salisbury指出土壤中一些矿物质在近红外区具有清晰的光谱纹迹[7], Bow ers和H ank s,A l-A bbas等分别研究发现土壤有机质在近红外区具有与有机化合物几种官能团相关的特征纹迹[8,9],M o rra等研究红外法预测较均质土壤有机碳和总氮的能力[10]。E tienneM uller等[11](2000)建立了土壤光谱与土壤含水量的关系模型。我国一些学者也在这方面做了大量的工作,将在文中详细论述。本文在前人研究的基础上系统归纳了土壤的遥感研究。1　影响土壤反射光谱特性的主要因素

1.1　有机质含量的影响

在同一类土壤中,通常有机质含量愈高,其光谱反射率就愈低,反之亦然。有研究表明,当土壤中有机质含量为1%时,其光谱反射率可达55%;当土壤中有机质含量为5%时,其光谱反射率为25%,还不到有机质含量为1%时的一半。就同一类型的土壤而言,有机质含量的高低与土壤颜色的深浅有直接关系。有机质含量高时,土壤呈深褐色至黑色;有机质含量低时土壤呈浅褐色至灰色。通常颜色愈深的土壤,其光谱反射率愈低,而其相对肥力则愈高。一般可由二个光谱特征指标来比较有机质含量的高低:其一是400～1100nm(特别是620～660nm)平均反射率的高低。有机质含量越高,反射率越低;其二是光谱曲线在600nm处的形态,即600nm处光谱曲线的“弓曲差”的大小。有机质含量越高,“弓曲差”越小,曲线越平直。反之亦然。在含量0.5%～5%时,估测精度较高[12,13]。

1.2　氧化铁含量的影响

通常土壤中氧化铁的含量愈高,其光谱反射率则愈低,反之亦然。这与氧化铁能强烈吸收太阳能有关。分析0.5～0.64Λm波长的土壤反射光谱数据可以看出,当氧化铁含量为12%时,其光谱反射率稍高于30%,而当氧化铁含量只有2%时,其光谱反射率却高达70%。氧化铁主要影响土壤反射光谱的400～1100nm波段,。其中500～640nm波段平均反射率与土壤中氧化铁含量的相关性较好,呈线性负相关。

1.3　土壤质地和黏粒含量的影响

①收稿日期:2005205231

　基金项目:国家重大基础研究前期研究专项(2003CCA00100);中科院创新项目(G IGCX-04-01)的联合资助　作者简介:徐金鸿(1976-),男,江西新干人,博士研究生,主要从事地理信息系统与遥感方面的研究。