环境减灾卫星在盐碱地信息提取中应用良好

我国自主发射的用于生态监测的环境与灾害监测预报小卫星（HJ-1A/1B）在大庆盐碱地盐碱化指标反演和等级划分中发挥了重要作用，取得了良好的效果，为对生态环境和灾害进行大范围、全天候动态监测，及时反映生态环境和灾害发生、预测和快速评估提供了科学的手段。

此研究报告刊登于《农业工程学报》2011年第10期，题为“基于环境减灾卫星高光谱数据的盐碱地等级划分”，第一作者为吉林大学地球探测科学与技术学院09级在读博士杨佳佳。通信作者为姜琦刚教授。该研究为国家自然科学基金资助项目。

盐碱地是盐土和碱土以及各种盐化、碱化土壤的总称。盐土是指土壤中可溶性盐含量达到对作物生长有显著危害的土类。盐分含量指标因不同盐分组成而异。碱土是指土壤中含有危害植物生长和改变土壤性质的多量交换性钠。盐碱地主要分布在内陆干旱、半干旱地区，滨海地区也有分布。据联合国教科文组织和粮农组织不完全统计，全世界盐碱地的面积为9.5438亿公顷，其中中国为9913万公顷。根据盐分组成及其对土壤性质影响的不同，我国一般将盐碱地分为盐土、盐化土壤、碱土和碱化土壤。中国盐碱土壤的形成，大部分与土壤中碳酸盐的累计有关，因而碱化度普遍较高，严重的盐碱地地区植物几乎不能生存，其中松辽盆地的盐碱化土地属于中国八大盐渍区之一的东北半湿润-半干旱草原-草甸盐渍区，以苏打盐碱地为主。土地的盐碱化作为一种环境灾害，可导致土地的退化，从而削弱和破坏了土地的生产力，使农业区粮食产量下降，严重威胁着生态及国民经济的可持续发展，对盐碱地的监测和治理已经刻不容缓。

为了更好对盐碱地进行监测，为盐碱地治理提供科学依据。基于中国地质调查局资助项目“松辽平原经济区第四系基础地质遥感调查”资金支持，对松辽平原内的盐碱地进行了实地调查、土壤采样，共采集土样26个，采样点覆盖范围广，具有较强的代表性。

研究者对采集的土样做了化学分析并进行统计，得到了土壤中阴阳离子含量、土壤溶液电导率（EC）、 pH值以及交换性钠离子百分比（ESP）等反映土壤盐碱化程度的指标。同时，基于环境减灾卫星携带的高光谱成像仪（HIS）采集的高光谱数据，探索该区土壤盐碱化指标定量反演的最佳模型，采用最小二乘支持向量机（LS-SVM）回归预测方法，以盐碱化较严重的大庆地区为试验区，对多种盐碱化程度指标进行反演，并采用决策二叉树方法对试验区盐碱地进行等级划分。结果显示：环境减灾卫星高光谱数据具有区分盐碱地与其他地类的诊断波段，可以用于大面积提取盐碱地相关信息，结果可靠；利用最小二乘支持向量机模型可以反演多种盐碱化程度的指标信息，用于盐碱地等级划分快捷有效；大庆地区盐碱化现象严重，绝大部分为碱化土，其中轻度、中度、重度碱化地面积估计值为345.03、1389.03、869.94平方千米；该研究对盐碱地信息的快速提取以及盐碱化程度的划分具有重要意义。

以上结果可能与两个条件有关：一是气候干旱和地下水位高（高于临界水位）；另一是地势低洼，没有排水出路。 地下水都含有一定的盐份，如其水面接近地面，而该地区又比较干旱，由于毛细作用上升到地表的水蒸发后，便留下盐分：日积月累，土壤含盐量逐渐增加，形成盐碱土；如果是洼地，且没有排水出路，则洼地水份蒸发后，即留下盐份，也会形成盐碱地。

国外已有研究表明，全球盐碱地每年以1×106¯1.5×106公顷的速度在增长，盐碱化呈现逐步加重的趋势。我国土壤盐碱化情况严重，但国内尚无关于针对盐碱地盐碱化指标含量的大规模调查，此次研究填补了这项空白。这项研究成果提示，利用环境减灾卫星对盐碱地进行大范围调查，快速有效的提取盐碱地的信息并进行等级划分对于盐碱地的治理和防治有着重要的意义。