Page 96 - 遥感技术在生态环境监测中的应用研究

第四章 遥感技术在生态环境监测应用分析

针对水土流失问题，世界各地一直在做相关改善努力。京都大学通过遥感技术对尼泊

尔 1986—2015 年降雨侵蚀力（R 因子）进行了研究，进一步发展了水土流失估计技术。
土耳其的 Hidit 大学通过遥感技术调查不同土壤区域评估性能，总结了土耳其境内水土流
失等相关环境问题，对于推进西亚地区的土壤环境改善有一定帮助。Let.f.cia 等 9 对土壤

淋滤过程对地下水的污染进行了研究，该研究对土壤淋溶过程进行了模拟分析，得出了一
种利用在线模拟降雨监测土壤铁配合物淋失的方法。所开发的方法包括铁（Ⅲ）和 3- 羟
基 -4- 吡啶酮铁（Ⅲ）配合物的硅测定，耦合到微型土壤柱（mSC）以显示在线降雨模拟。

所述 SI 方法使铁（Ⅲ）的测定保持在 2.0 ～ 35.0μmol/L，监测限为 0.42μmol/L，并使铁（I Ⅲ）
络合物的测定值保持在 1.0 ～ 45.0μmol/L。该方法成功地应用于实验室土柱（LSSC）中的
浸出液，对铁（Ⅲ）和铁络合物的测定均具有良好的精密度：经计算，其相对标准偏差（RSD）

分别为 5% 和 6%。其间采用小型土柱进行渗滤液的生产，进一步实现了自动化和便捷化，
减少占地面积及人力资源。该系统能在不到 5min 的时间内产生和评估土壤渗滤液，包括

多次测定。威尔士环境中心叫在土壤科学领域进行了深入研究，该研究针对水土流失现象
进行了一系列分析，阐述了导致水土流失现象的土壤相关因素，并对土壤指标判断方式提
出了改进性措施，进一步推进了水土流失治理及监测方面的发展进程。从水土流失情况来

看，我国水土流失治理面积从 2010 年的 1068000km2 扩大到 2018 年的 1315320km2，说明
我国水土流失治理卓有成效。

三、土壤重金属污染的遥感监测

（一）土壤重金属光谱特性与反演波段选择
土壤重金属的特性与实验室测得的光谱数据之间的相关关系已经得到证明。在可见光

和近红外波段，金属离子的电子跃迁是土壤光谱吸收峰形成的主要原因；在短波红外区域，
2-
2-
土壤重金属吸收主要归因于有机质中分子团、硅酸盐、碳酸盐和硫酸盐的 SiO 3 、CO 3 、
2-
SO 4 化学键的转动与振动。
土壤中不同重金属的光谱特征不同。如土壤中氧化物的光谱波段为 <1000nm；黏粒矿
物的光谱波段分别为 1400nm、1900nm 和 2200nm；CO- 基团的光谱波段为 2455nm。Wu

认为当 Cu 的质量比较低时，容易被其他成分的光谱信息所掩盖，当其质量比＞ 4000mg/
kg 时反应较为清晰，吸收峰多在 480nm ～ 2200nm 之间。Cr 与土壤有机质之间存在相关性，

土壤有机质的敏感波段为 511nm。
土壤重金属高光谱遥感研究的波段主要为可见光和红外区域。由于土壤中重金属吸附
物组成、自身理化性质差异，以及重金属吸附机理的不一致，使得土壤重金属高光谱反演

建模的最佳波段具有较大的差异。Siebielec 等与 Wu 等运用中红外漫反射光谱分别预测了
矿区耕地土壤与南京城郊农田土壤中 Cd、Cu、Ni、Fe 等重金属含量，认为其测量效果显
著优于可见光 - 近红外光谱，并指出中红外光谱可用于估算不同土壤类型的重金属含量。

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