土壤遥感调查remote sensing for soil surveying

利用遥感技术获得地球表面的土壤环境及其自身理化特性所表现的信息，进行土壤类型的识别和制图。
发展简况 20世纪20年代，航空摄影测量引入土壤学。1927年，苏联在费尔加纳河谷首次应用航空像片进行了土壤研究和农业区划。1927～1929年美国使用航空像片完成了印第安纳州(Indiana)的土壤制图。60年代，用1:2万比例尺的航空像片对全国大多数的农用地进行了土壤调查，并逐步建立起全美土系的解译标志。同时，英国、澳大利亚、比利时、荷兰、印度、意大利、加拿大等国在土壤调查制图中都有效地应用了航空像片，把土壤调查和研究推进了一大步。70年代中后期，世界上开始利用卫星遥感资料进行土壤调查和制图，在较短的时期内进行大面积的土壤考察和调查。现代遥感技术已广泛地应用于土壤的利用、土壤及其环境的动态变化监测。
在中国，利用航空像片进行土壤调查，始于50年代，到80年代调查方法已日趋成熟，尤其是在航空像片、卫星图像的土壤目视解译方面，已达到了广泛应用程度。
土壤遥感调查的基础 不同地表物体具有不同的反射波谱特性。各种遥感图像信息是地面或地表以下一定深度的地物反射和辐射电磁波能量，通过遥感器收集和处理后在图像上的记录和反映。因此，它是地表形态（包括高差与坡废）、植被（包括农业利用）、水文（地表水与地下水）和地表物质（包括岩石和土壤）等环境因素的综合信息的反映。其实质是通过不同的成像过程模拟地表景观为基础，通过直接解译图像上与某些土壤光谱特征相同或相似的影像，以及将一个地区的土壤类型的存在与其四周的自然地理条件紧密相联系的间接解译，从而识别各种土壤类型。
调查的程序 一般分为以下三个工作阶段。
准备工作 包括遥感资料、专业资料和背景资料以及地形图的收集、加工整理与分析；调查、量测和解译所需的仪器工具的准备等。
野外调查 包括：❶路线调查，要求路线通过不同的地形和不同影像特征的地区，了解调查区内的土壤分布规律和土壤类型、景观特征与影像特征之间的关系，建立解译标志；
❷室内解译，掌握土壤分布规律、分类系统和制图要求后，结合影像特征和解译标志，运用不同解译分析方法，进行图像解译；
❸在图像全面解译之后，对整个调查区进行野外验证。验证的路线应通过不同景观部位、不同影像特征的地区和一些疑难的解泽地点。
制图与资料汇总 包括将解泽图编绘成土壤图、量算各类面积和编写土壤调查报告。
解译方法 土壤是气候、植被、母岩、地形等自然因子错综复杂的相互作用的产物，同时，人类的活动也影响了土壤的形成过程和变异过程。由于土壤的形成过程受各种成土因素不同程度的制约，变化复杂；而且，常规的土壤类型的区分和鉴别是以土壤个体的剖面构型、理化性质为依据，联系其他诸方面划分的，所以土壤的遥感解译是一个复杂的逻辑思维过程，对于不同的土壤信息，所采用的解译方法也有所不同。
对航空摄影获得的航空像片，主要方法有地文分析、地图分析和图型分析等。
对用光学电子法获得的卫星图像，尤其是多谱段扫描图像的土壤解译方法主要遵循以影像为基础，地学规律为辅助的原则，有如下几种方法：❶相关分析法。充分利用并仔细剖析影像的环境因素的综合特征，充分掌握和运用土壤空间分布规律以及成土因素与土壤间的相关性，以地形、岩性和植被为土壤解译与制图的三个主要相关因素进行分析。
❷多因素分析法。按土壤景观等级系统，在土壤解译中，以先气候、植被，后地貌、母岩母质的次序进行分析。
❸影像分层解译法。自然界景观在遥感图像上是通过大小、形状、阴影、色调或颜色、纹理结构、位置、布局等基本要素显示的。通过对它们的观察和对土壤类型的个性(包括土壤类型单元或土链所显示的特性，以及其所占据的空间位置)分析来识别各土壤类型的边界。该方法的程序为：在适时的假彩色合成卫星图像上，根据影像特征划分多层次的影像形态区；再用其他时相的遥感资料，辅以光学处理和计算机处理的图像参照对比，分析各类影像形态区的稳定性，求出它们与景观各要素之间的关系和显示性能。每一个层次的不同形态区代表一个类型的同级区域（表示同一级组织水平的若干或一定的自然因素条件相近的区域）；每一个形态区又代表一个同质区域（表示在内部结构和组成方面的自然要素相似区域）。在最低层次的影像形态区内，用主导因素或相关因素判别方式进一步区分，以主分量和判别分析确定典型土壤类型单元和过渡性土壤类型单元及其边界。识别土壤类型单元的方法有三种：一是把图像上的影像看作是地物的直接表现；二是把图像看作是某些地物的替身或代表；三是把图像当作在可见光范围内不能正常探测到的地物的直接表现。图像形态区层次数和显示性由调查的深度而定。上述方法可有效地解决在土壤解译中的同物异谱和同谱异物问题，并具有很高的可重复性和与实际现状的吻合率。