长江口盐沼土壤重金属含量的高光谱遥感反演研究

【摘要】：长江口滨海盐沼是海陆交界的过渡带类型之一,物质与能量的快速集聚、迁移与转化, 使潮滩湿地成为重金属的重要宿集地之一。土壤重金属含量作为评价生态环境重要指标之一,采用野外采样和实验室测定的方法,难以满足对土壤重金属大尺度和快速的定量监测与评价。本项研究利用地物光谱仪测定盐沼土壤的光谱信息,结合实验室实测的土壤重金属含量,以探索利用高光谱遥感技术反演盐沼土壤重金属含量的可行性,应用于海岸带资源与环境动态监测。选择长江口上海崇明东滩自然保护区的盐沼土壤为研究对象,沿潮滩高程和不同的盐沼植被设置两条样线,沿样线共设置22个1m×1m的样方,每个样方按梅花状采集5份土样并充分混匀。土样研磨过120目筛后,使用FieldSpec Pro JR便携式地物光谱仪在暗室内人工光源下测定土样的光谱信息。同时,在实验室用等离子反射光谱仪(ICP-AES)测定同一土样的Zn、Cr和Cu的含量。光谱数据用ViewSpec Pro 4．02软件进行处理。应用偏最小二乘法(PLS),用土壤光谱反射率预测土壤重金属含量,并且将预测值与实测值进行比较,验证预测结果的精度。初步研究结果表明: (1)运用高分辨率的地物光谱仪测定的盐沼土壤光谱信息,可以反演盐沼土壤重金属含量,利用高光谱遥感技术反演盐沼土壤重金属含量是可行的。 (2)在去除了350-400nm和2400-2500nm两个干扰较强的波段的基础上,土壤重金属含量的预测精度得到了较大提高。用去除干扰波段后的土壤光谱反射率对Zn、Cr和Cu含量进行预测:Zn、Cr和Cu三种重金属含量预测值与实测值的相关系数分别为:0．878、0．918 和0．935,均达到极显著水平;三种重金属含量的平均相对误差分别为:3％、1％和2％。 (3)盐沼土壤反射光谱与重金属含量之间的定量反演研究,为土壤重金属含量的快速预测和大尺度土壤重金属污染评价提供了技术支撑,为进一步应用空间或航空遥感进行高光谱遥感定量监测土壤重金属污染提供了技术和理论支持。