環境減災衛星在鹽堿地信息提取中應用良好

我國自主發射的用于生態監測的環境與災害監測預報小衛星（HJ-1A/1B）在大慶鹽堿地鹽堿化指標反演和等級劃分中發揮了重要作用，取得了良好的效果，為對生態環境和災害進行大范圍、全天候動態監測，及時反映生態環境和災害發生、預測和快速評估提供了科學的手段。

此研究報告刊登于《農業工程學報》2011年第10期，題為“基于環境減災衛星高光譜數據的鹽堿地等級劃分”，第一作者為吉林大學地球探測科學與技術學院09級在讀博士楊佳佳。通信作者為姜琦剛教授。該研究為國家自然科學基金資助項目。

鹽堿地是鹽土和堿土以及各種鹽化、堿化土壤的總稱。鹽土是指土壤中可溶性鹽含量達到對作物生長有顯著危害的土類。鹽分含量指標因不同鹽分組成而異。堿土是指土壤中含有危害植物生長和改變土壤性質的多量交換性鈉。鹽堿地主要分布在內陸干旱、半干旱地區，濱海地區也有分布。據聯合國教科文組織和糧農組織不完全統計，全世界鹽堿地的面積為9.5438億公頃，其中中國為9913萬公頃。根據鹽分組成及其對土壤性質影響的不同，我國一般將鹽堿地分為鹽土、鹽化土壤、堿土和堿化土壤。中國鹽堿土壤的形成，大部分與土壤中碳酸鹽的累計有關，因而堿化度普遍較高，嚴重的鹽堿地地區植物幾乎不能生存，其中松遼盆地的鹽堿化土地屬于中國八大鹽漬區之一的東北半濕潤-半干旱草原-草甸鹽漬區，以蘇打鹽堿地為主。土地的鹽堿化作為一種環境災害，可導致土地的退化，從而削弱和破壞了土地的生產力，使農業區糧食產量下降，嚴重威脅著生態及國民經濟的可持續發展，對鹽堿地的監測和治理已經刻不容緩。

為了更好對鹽堿地進行監測，為鹽堿地治理提供科學依據。基于中國地質調查局資助項目“松遼平原經濟區第四系基礎地質遙感調查”資金支持，對松遼平原內的鹽堿地進行了實地調查、土壤采樣，共采集土樣26個，采樣點覆蓋范圍廣，具有較強的代表性。

研究者對采集的土樣做了化學分析并進行統計，得到了土壤中陰陽離子含量、土壤溶液電導率（EC）、 pH值以及交換性鈉離子百分比（ESP）等反映土壤鹽堿化程度的指標。同時，基于環境減災衛星攜帶的高光譜成像儀（HIS）采集的高光譜數據，探索該區土壤鹽堿化指標定量反演的最佳模型，采用最小二乘支持向量機（LS-SVM）回歸預測方法，以鹽堿化較嚴重的大慶地區為試驗區，對多種鹽堿化程度指標進行反演，并采用決策二叉樹方法對試驗區鹽堿地進行等級劃分。結果顯示：環境減災衛星高光譜數據具有區分鹽堿地與其他地類的診斷波段，可以用于大面積提取鹽堿地相關信息，結果可靠；利用最小二乘支持向量機模型可以反演多種鹽堿化程度的指標信息，用于鹽堿地等級劃分快捷有效；大慶地區鹽堿化現象嚴重，絕大部分為堿化土，其中輕度、中度、重度堿化地面積估計值為345.03、1389.03、869.94平方千米；該研究對鹽堿地信息的快速提取以及鹽堿化程度的劃分具有重要意義。

以上結果可能與兩個條件有關：一是氣候干旱和地下水位高（高于臨界水位）；另一是地勢低洼，沒有排水出路。 地下水都含有一定的鹽份，如其水面接近地面，而該地區又比較干旱，由于毛細作用上升到地表的水蒸發后，便留下鹽分：日積月累，土壤含鹽量逐漸增加，形成鹽堿土；如果是洼地，且沒有排水出路，則洼地水份蒸發后，即留下鹽份，也會形成鹽堿地。

國外已有研究表明，全球鹽堿地每年以1×106ˉ1.5×106公頃的速度在增長，鹽堿化呈現逐步加重的趨勢。我國土壤鹽堿化情況嚴重，但國內尚無關于針對鹽堿地鹽堿化指標含量的大規模調查，此次研究填補了這項空白。這項研究成果提示，利用環境減災衛星對鹽堿地進行大范圍調查，快速有效的提取鹽堿地的信息并進行等級劃分對于鹽堿地的治理和防治有著重要的意義。