集成探地雷达技术的干旱区土壤盐渍化遥感定量监测研究

土壤盐渍化作为土地退化的主要形式之一，已成为全球性问题，区域尺度土壤盐渍化遥感研究是国内外土壤盐渍化研究的前沿和重要问题。但目前土壤盐渍化遥感监测信息不确定性强，定量化和通用性较差。其主要原因在于遥感信息提取以光谱特征为主，缺乏综合考虑土壤盐渍化相关作用因素的间接响应及其作用机理的建模思路；而技术方法上的原因，一是传统土壤盐渍化野外评估方法费时费力，难以实现数据的大范围应用，二是卫星遥感方法探测的土壤深度十分有限，并缺少一些盐碱种类的特定吸收光谱段。本项目对此进行了相应改进，通过基于土壤盐渍化地学机理与地表参数的土壤盐渍化程度定量反演遥感数据集成建模，实现区域尺度土壤盐渍化遥感监测与评价的定量化；利用与探地雷达数据、遥感影像对应的典型样本数据，通过建立探地雷达数据模型，获得更深层次的的土壤参数信息；经过遥感技术与探地雷达技术的集成，提高土壤盐渍化遥感探测的深度与精度，并对研究结果进行验证。

土壤盐渍化作为土地退化的主要形式之一，在全球气候变化的大背景下，已成为全球性问题，区域尺度土壤盐渍化遥感研究是国内外土壤盐渍化研究的前沿和重要问题。但目前土壤盐渍化遥感监测信息不确定性强，定量化和通用性较差。其主要原因在于遥感信息提取以光谱特征为主，缺乏综合考虑土壤盐渍化相关作用因素的间接响应及其作用机理的建模思路；而技术方法上的原因，一是传统土壤盐渍化野外评估方法费时费力，难以实现数据的大范围应用，二是卫星遥感方法探测的土壤深度有限。本项目对此进行了相应改进，通过基于土壤光谱特征与土壤盐渍化环境因子数据的集成建模，实现区域尺度土壤盐渍化遥感监测与评价的定量化；利用探地雷达技术，通过建立探地雷达数据模型，获得了更深层次的的土壤盐分信息；经过遥感技术与探地雷达技术的集成，提高了土壤盐渍化遥感探测的深度与精度。通过本项目的研究，实现了利用探地雷达技术定量反演深层次土壤盐分的方法，证明了探地雷达电磁波传播速度是简单有效的参数，探地雷达适合于土壤湿度较低土壤的盐分检测，具有较大的探测深度，其探测深度可以达到10m。同时，在分析实测光谱和光学遥感数据光谱特征的基础上，得出可见光波段和红外波段是监测土壤盐分的有效波段，证明了植被覆盖、土壤湿度和土壤光谱的集成建模能提高土壤盐分的监测精度，通过对这两个光谱波段优势的集成应用以及其与土壤环境因子的集成建模，有效的获得了表层和较深层次的土壤盐分信息，提高了基于光学遥感的土壤盐分监测的深度，利用光学遥感数据可以实现50厘米的土壤盐分的定量监测。另外，本研究还证明了基于电磁感应原理的土壤盐分监测技术是可行的，最后，通过具体研究工作得出微波雷达后向散射系数与土壤盐分的相关性较低，能否利用微波遥感实现土壤盐分的定量监测需要进一步探讨。本项目圆满完成了设定的研究内容，实现了预期的研究目标。