Mehrere Probleme wie Zerstörung der Bodenstruktur, Nährstoffverluste und Schwermetallverschmutzung, die durch den Ressourcengewinnung verursacht werden, sind zu zentralen Triebkräften der ökologischen Degradation in Bergbaugebieten geworden und schränken die Wiederherstellung der Vegetation und den Wiederaufbau der Ökosystemfunktionen erheblich ein. In den letzten Jahren hat die sichtbare bis kurzwellige Infrarot-Hyperspektralfernerkundungstechnologie (VNIR-SWIR) aufgrund ihrer zerstörungsfreien, effizienten und großflächigen kontinuierlichen Überwachungsmöglichkeiten großes Potenzial bei der Überwachung der physikalisch-chemischen Bodeneigenschaften und der Problemdiagnose in Bergbaugebieten gezeigt. Dieser Artikel beschreibt systematisch: (1) die physikalischen und chemischen Eigenschaften und deren spektrale Reaktionsmuster im Bodenbildungs- und Entwicklungsprozess von Bergbaugebieten; (2) die grundlegenden Prinzipien und die Anwendbarkeit der derzeit häufig verwendeten empirischen Modelle, physikalischen Modelle und maschinellen Lernmodelle in der spektralen Modellierung und quantitativen Schätzung; (3) eine fokussierte Diskussion zur Anwendung von Labor-, Drohnen- und Satellitenspektren bei der Überwachung von Bodennährstoffen wie organischer Substanz, Gesamtnitrogen und Schwermetallverschmutzungen in Bergbaugebieten. Die Forschung zeigt, dass die VNIR-SWIR-Hyperspektraltechnologie in Kombination mit quantitativen Schätzmodellen bereits bedeutende Fortschritte bei der Verbesserung der Schätzgenauigkeit der wichtigsten physikalisch-chemischen Bodeneigenschaften in Bergbaugebieten erzielt hat, jedoch weiterhin Herausforderungen wie instabile Genauigkeit, schlechte regionale Anpassungsfähigkeit und unzureichende dynamische Überwachungsfähigkeit bestehen. Zukünftig sollte die Mechanismusforschung zum „Boden–Spektrum“-Reaktionsmechanismus verstärkt, die Integration multiquellen-, multiplattform/-maßstabs- und multitemporaler Daten sowie der Aufbau dynamischer Modellierungssysteme vorangetrieben und ein universeller Fernerkundeschätzrahmen mit Raum-Zeit-Transferfähigkeit entwickelt werden, um eine solide technische Unterstützung für die präzise Rekultivierung von Bergbauflächen und die nachhaltige ökologische Wiederherstellung bereitzustellen.

Bergbauboden; Hyperspektrale Fernerkundung; Bodennährstoffe; Schwermetalle im Boden