Исследование прогресса моделей оценки спектральных характеристик видимого и коротковолнового инфракрасного диапазонов и физико-химических свойств почв горнодобывающих районов

PENG Sihan ,  

BAO Nisha ,  

ZHANG Fan ,  

LIANG Yusheng ,  

HU Zhenqi ,  

摘要

Множество проблем, таких как разрушение структуры почвы, потеря питательных веществ и загрязнение тяжелыми металлами, вызванные добычей ресурсов, стали ключевыми факторами деградации экосистемы в горнодобывающих районах, что серьезно ограничивает восстановление растительности и восстановление функций экосистемы. В последние годы технология высокоспектрального дистанционного зондирования в видимом и коротковолновом инфракрасном диапазонах (VNIR-SWIR) благодаря своим преимуществам — безразрушительное, эффективное и масштабное непрерывное наблюдение — продемонстрировала широкие перспективы в мониторинге физико-химических свойств почв и диагностике проблем в горнодобывающих регионах. В данной статье систематически изложено: (1) физико-химические характеристики почвы и закономерности их спектрального отклика в процессе формирования и эволюции горнодобывающих почв; (2) обзор основных принципов и применимости эмпирических моделей, физических моделей и моделей машинного обучения, используемых в спектральном моделировании и количественной оценке; (3) приоритетное обсуждение применения лабораторных спектров, спектров с беспилотных летательных аппаратов и спутниковых спектров для мониторинга органического вещества почвы, общего азота и загрязняющих веществ тяжелых металлов в горнодобывающих районах. Исследование показывает, что высокоспектральная технология VNIR-SWIR в сочетании с моделями количественной оценки достигла значительных успехов в повышении точности оценки ключевых физико-химических свойств почвы в горнодобывающих районах, но по-прежнему сталкивается с такими вызовами, как нестабильность точности, плохая региональная адаптируемость и недостаточная способность к динамическому мониторингу. В будущем необходимо усилить изучение механизма «почва — спектр» ответа, продвигать интеграцию мультиисточниковых, мультиплатформенных/масштабных и многовременных данных и создавать динамические модели, развивать универсальные эффективные рамки дистанционного зондирования с пространственно-временными переносами, чтобы обеспечить прочную техническую поддержку для точного восстановления земель и устойчивого восстановления экосистем в горнодобывающих районах.

关键词

почвы горнодобывающих районов; высокоспектральное дистанционное зондирование; питательные вещества почвы; тяжелые металлы в почве

阅读全文