中文摘要：

本项目总目标是利用可见光－近红外(VNIR)以及中红外光谱(MIR)开展土壤重金属元素快速反演研究。研究各种干扰因素对土壤光谱的影响、寻找最佳预测波长、建立普适性的反演模型是实现该目标的关键。项目围绕这些关键问题开展研究。主要研究内容和进展包括1）波段优选和最佳预处理方法研究。结果表明, MIR波段比VNIR波段能更精确预测土壤重金属元素含量，依次经平滑、基线校正、多元散射校正预处理显著提高预测精度；2）野外光谱干扰因素压抑/去除算法和土壤成份弱信息提取研究。土壤野外光谱存在较大噪音，我们研究发现，各向异性扩散模型具有较好的去噪能力和光谱特征保持能力，是野外光谱去噪的首选方法。在此基础上，采用修正高斯模型提取土壤弱信息，成功反演了土壤成份；3）利用辐射传输模型研究了土壤粗糙度和观测角度对光谱的影响，提出了基于众数法则的蒙特卡罗反演方法，解决了模型反演问题的多解性；4）利用实验室人工培育植被研究了受污叶片光谱变异效应。结果表明红边拐点可作为植被污染监测的重要指标；5）利用序列连续提取技术（BCR）研究了土壤重金属污染预测机理，揭示重金属元素与总Fe的相关是其被反射光谱预测的物理机理。