随着精准农业这一理念的提出, 快速精确获取农业信息成为人们关注的重点。 偏振遥感因其结合了多角度遥感的特点, 高光谱遥感和微波遥感的特点, 从而能在不破坏地物的基础上提高探测和识别地物的准确度。 以往的研究主要以单一土壤肥力指标为主。 该实验通过实测吉林省典型地区农田土壤在不同状态下的光谱曲线, 探讨了在确定最佳观测条件下的土壤肥力综合指标IFI与土壤光谱曲线的关系。 结果表明光线探测天顶角、 探测方位角、 偏振状态均会在一定条件下影响土壤光谱曲线, 但对光谱的形状和走向影响不大。 在保证设备可达条件下, 设计出遥感中监测土壤肥力的最佳方式。 通过对光谱数据进行一阶微分和倒数的对数运算, 在选定的特征波段上建立相应的肥力模型。 结果表明土壤肥力与光谱反射比呈现明显的负相关关系, 和光谱吸光度呈现明显的正相关关系, 与光谱反射比的一阶微分相关关系不确定。 在利用光谱反射比、 光谱一阶反射比和吸光度特征参数进行土壤肥力估算时, 发现光谱反射比与土壤肥力的二次函数拟合优度最佳, 在560和860 nm处决定系数分别达到0.876和0.867。

土壤光谱分析技术具有分析速度快、成本低、无危险、无破坏、可同时反演多种成分等特点, 基于高光谱成像技术可以快速获取土壤性质及其空间分布特征。本文针对农田土壤监测的需求, 设计了一种无人机载高光谱成像仪, 选择Offner凸光栅光谱成像系统实现了无谱线弯曲和无色畸变的设计结果。400～1 000 nm波长范围内的衍射效率为15%～30%, 对地成像效果清晰, 在3 km飞行高度可以获得覆盖宽度为0.6 km、地面分辨率为0.6 m的地物目标高光谱图像, 可提供0.4～1.0 μm波长范围内120个谱段的高光谱图像, 光谱数据准确、稳定。结果表明, 该高光谱成像仪满足设计要求且可以快速获得高精度成像光谱信息, 适合用于对农田土壤的监测。

农田土壤中钾元素的实时测量具有重要的意义。 利用由1 064 nm激光器、 高分辨率光谱仪组成的激光诱导击穿光谱系统, 研究了土壤总钾含量的LIBS测量方法。 文章对钾元素含量在8.74～34.56 g·kg-1之间的农田土壤样品进行分析, 比较了404.40, 404.72, 766.49和769.90 nm的钾原子特征谱线, 并选取766.49 nm为本研究的分析谱线。 分析了激光器稳定性、 随机噪声造成的谱线强度误差, 并以农田土壤中含量相对稳定的硅元素为参照元素, 建立K和Si光谱强度比值与土壤中K元素含量关系的内定标模型。 定标曲线拟合相关系数为0.935, 定标模型对预测集样品的预测标准偏差为9.26%。