现如今，土壤重金属污染现象日益严峻，土壤重金属污染指的是土壤中的各种重金属元素超标，超过土壤自身的承受能力。据统计，当前我国被污染的土壤面积达到5000万亩[1]。为了快速、宏观的获取土壤污染信息，高光谱遥感依据其光谱连续、图谱合一等特性在监测土壤重金属污染方面显示出了其优势，同时引起了国内外学者对这一技术的研究。
国外的学者主要集中于研究土壤重金属的近红外反射光谱特征，不同类型的重金属含量估算的可行性。Kemper等利用可见光—近红外光谱成功反演了受尾矿污染土壤中As、Fe、Hg、Pb、S、Sb等元素的含量，同时发现Cd、Cu、Zn的反演效果不理想，认为重金属与铁、铁氧化物含量的相关性是反演重金属的主要机理[2]。国内的学者主要集中于研究土壤重金属含量高光谱反演建模方法，李力生[3]等通过对研究区土壤重金属 As、Cr、Cd、Pb、Hg 含量和光学信息间的回归分析，运用线性回归及多元回归方法，建立了光学信息与土壤各重金属含量间的经验模型，以达到预测区域性土壤重金属胁迫等级的目的。
一、直接监测土壤重金属
对野外地物进行光谱测量时一般采用ASD手持便携式光谱分析仪。该光谱仪在户外主要利用可见光—近红外波段的光谱辐射进行测量，获取基于在可见光、近红外范围土壤高光谱分辨率连续光谱[4]。野外地物光谱测量是一个需要综合考虑各种光谱影响因素的复杂过程，因此需要采集辅助数据来进行后续的研究[5]，比如测点的位置、土壤类型、植被覆盖类型等。只有这样，所测结果才是可靠的并具备可比性，为后续图象解译和光谱重建提供依据。
最后建立土壤质量信息反演预测模型。此预测模型的机理在于，重金属元素在土壤中会和土壤中的其他化学元素发生反应生成化合物，这些化合物的溶度都比较小，易生成沉淀物，不易迁移，且易累积于土壤中[6]。重金属污染物会影响土壤光谱形态和光谱反射率的大小，还可以在土壤光谱中显示出一定的光谱吸收特征。
因此，可以利用直接监测并分析土壤光谱形态和光谱反射率来监测土壤重金属。
二、间接监测土壤重金属
间接监测是指通过监测生长或生活在该土壤环境中生物的反应来间接监测土壤中是否有重金属污染，以及污染浓度大小。或者是通过遥感平台来对土壤污染进行监测，按遥感平台的高度分类大体上可分为地面遥感、航空遥感和航天遥感[7]。
具体操作为：利用高光谱仪测定植物叶片的反射光谱数据，结合测定的不同土壤重金属含量下植物叶片的反射光谱等数据，选择最佳的光谱参数，建立预测模型，间接估测土壤重金属污染水平。或者，利用航空或航天遥感，连续获取地表土壤重金属污染信息，实现土壤重金属污染的实时、立体监测。
这两种方法的相同点在于都需要建立土壤污染估算模型，针对不同的污染状况应当选择最适宜的估算模型。
三、总结
近年来，在应用高光谱数据定量反演土壤重金属含量的研究取得了较大的进展，但是目前利用高光谱遥感检测土壤重金属仍存在较多的问题。土壤是一个复杂的混合系统，利用高光谱遥感测定土壤反射光谱数据还需排除多种环境因素的影响。利用高光谱遥感定量反演重金属元素含量的模型仍然存在预测精度不高的问题，主要原因在于特征光谱数据库数据不足及准确性不高，应用范围较小。目前建模形态也较为单一。
未来研究的主要目标在于多方面、多角度立体监测土壤重金属；将化学监测与遥感监测相结合，形成综合监测；将高光谱遥感（RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）结合，利用3S技术综合监测土壤重金属污染；高光谱遥感最佳光谱参数或植被指数的选择，有关于此的大量研究但是还未形成体系。
土壤重金属可以通过食物链在人体内蓄积，严重危害人体健康。并且其具有隐蔽性、不可逆性、长期性、难治理性、另外，土壤污染使得可以利用的土壤资源变得越来越少，极大的影响了我国的农业生产以及社会经济的可持续发展。因此，我们应当运用多种技术手段来监测和修复土壤污染，生态环境建设是一个长期的、动态的工作。在之前要明确建设的目标，要对于整个目标区域有一个整体的、长远的考量，结合实际情况，坚持以人为本的原则进行建设。同时它也不是一尘不变的，它应该随着历史的发展，科技的进步，人们的需求进行改变，我们应该选择最适合于当下的环境修复方案。
参考文献：
[1]. 陆泗进，王业耀与何立环.中国土壤环境调查、评价与监测[J].中国环境监测，2014．30(06)： 第19-26页．
[2]. 肖捷颖.土壤重金属含量的高光谱遥感反演方法综述[J]．湖北农业科学，2013．52(06)：第1248-1253+1259页．
[3]. 李力生与彭玛丽.高光谱遥感数据在农作物重金属胁迫调查中的应用[J].安徽农业科学，2016．44(24)：第238-240+245页．
[4]. 高林．基于无人机高光谱遥感的冬小麦叶面积指数反演[J]．农业工程学报，2016．32(22)： 第113-120页．
[5]. 赵良斌与曹卫彬．地物光谱仪在野外光谱测量中的使用[J]．现代农业科技，2008(08)：第212+214页．
[6]. 郭平．长春市土壤重金属污染机理与防治对策研究[D]． 2005，吉林大学．第183页．
[7]. 张静静．高光谱遥感监测大面积土壤重金属污染的研究现状、原理及展望[J]．江苏农业科学， 2018．46(12)：第9-13页．
作者简介：姚明月（1996—），女，汉族，籍贯：甘肃兰州，学历：硕士在读，研究方向：自然地理学，单位：成都理工大学。
