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生态环境监测技术应用
pplication of Ecological Environment Monitoring Technology

地提高了地表覆盖探测和地物识别能力，使半定量和定量地识别地物类别成为可
能（刘勋等，2019），近年来逐渐被探索应用于土壤重金属检测领域。
2. 监测方法

土壤中的重金属元素属于微量元素，在土壤光谱上很难捕捉到重金属信息，
因此通过直接分析光谱曲线的吸收反射特征估算重金属含量比较困难（龚绍琦等，
2010）。可根据重金属元素与其他物质的吸附关系以及对植被的胁迫特征，间接
地预测元素含量，确定土壤污染程度。

目前利用高光谱遥感开展土壤重金属污染监测的方法主要分为如下两种：一
是直接根据土壤光谱与重金属元素间的相关性进行元素含量反演估算；二是根据
被重金属污染胁迫植被的光谱信息间接预测土壤重金属污染状况。
（1）土壤光谱分析法预测重金属含量

虽然重金属在土壤中属微量元素，没有明显的特征光谱，但土壤中的黏土矿
物、土壤有机质等组分往往与之存在吸附或赋存关系（WU，etal.，2006），这
些组分的存在导致土壤光谱形态和反射率大小在一定程度上发生改变，使土壤光
谱曲线显示出特定的反射特征，利用重金属元素与这些组分之间的相关性可估算

元素含量。
土壤光谱分析法估算土壤重金属含量的实现方法是，利用实验室或野外实测
的土壤样品光谱数据，经断点修复、平滑等预处理后，将原始光谱及其数学变换、
连续统去除等变换后的光谱指标与测定的土壤重金属含量进行相关分析，建立土

壤重金属含量与光谱指标特征波段的最佳回归模型，利用该模型定量反演出土壤
重金属含量。
解宪丽等（2007）研究发现江西贵溪铜冶炼厂污染区土壤的 Cu、Pb、Zn、
Co、Ni、Fe、Cd、Cr、Mn9 种元素含量与土壤可见光 - 近红外反射光谱之间存

在显著相关，相关原因为有机质、黏土矿物、铁锰氧化物等土壤组分对上述重金
属元素有存在吸附作用。李琼琼等（2019）通过采集土壤样本，分析土壤光谱信
息，采用偏最小二乘法建立了城市居民区土壤 Cu、Pb、Zn 元素的反演模型，其
中 Pb 元素的反演精度最高（R2=0.77，RMSE=7.66），模型具有较好的预测能

力。王金凤等（2019）基于室内测定的土壤高光谱数据，利用逐步回归方法甄选
出了与铁氧化物、有机质、黏土矿物等有关的有效光谱变量 580、810、1410、
1910、2160、2260、2270、2350、2430nm，运用随机森林、支持向量机、偏最

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