在人类生存与发展的历史中,土地扮演着不可替代的角色。在土地资源稀缺的大背景下,精准农业技术是农业发展的必然趋势。精准农业要求可以动态、实时、宏观、定量地对土地相关信息进行监测,高光谱遥感技术可以满足这一要求。土壤水分是衡量土壤理化特性的重要标准,在农业领域显得尤为重要,土壤水分既是农作物生长的重要因素,也是灌溉管理中的重要参数,因此,土壤水分监测一直是人们关注的问题。传统的土壤水分监测方法耗时费力,而基于土壤反射光谱特性的高光谱遥感技术有可以对土壤水分进行实时动态监测的优势,该技术可以为精准农业和保护土地资源提供信息支持。本文以松嫩平原的黑龙江省部分为研究区,研究的土壤类型为黑土、黑钙土、草甸土和风砂土。研究主要分为两个部分,第一部分研究以单一土壤类型—黑土作为研究对象,测定实验室光谱反射率,利用包络线消除法提取反射光谱特征参数,分析土壤水分与光谱特征参数的关系,尝试建立黑土土壤水分高光谱预测模型,以探讨运用光谱特征参数预测土壤水分的潜力,为土壤水分的快速测定提供新方法。第二部分研究将松嫩平原多种土壤类型作为研究对象,数据处理方法分为包络线消除法和微分处理两种,尝试建立不同土壤类型统一的土壤水分预测模型,为区域范围的土壤水分监测提供参考。研究得到以下结论:(1)1920 nm波段附近吸收谷可作为黑土土壤水分的特征吸收谷,由其光谱特征参数预测黑土土壤水分;以1920 nm波段附近吸收谷面积为自变量建立的一元线性回归模型预测精度高,输入量少,可以作为土壤水分速测仪器研制的理论依据。(2)以多种土壤类型(黑土、黑钙土、草甸土、风砂土)作为研究对象,运用反射率的一阶微分建立的土壤水分预测模型稳定性最好,预测能力最强。在分析土壤吸收谷光谱特征参数与土壤水分的关系时,发现风砂土的吸收谷光谱特征与其它三种土壤类型存在很大的不同,在建立土壤水分预测模型时,去除风砂土后,模型的精度得到大幅度提升。综上所述,通过研究,探讨了运用土壤反射光谱特性预测土壤水分的可能性,取得了较好的效果。为土壤水分高光谱遥感速测提供了理论依据和技术支持。高光谱遥感具有较高的光谱分辨率,能够快速获取土壤反射光谱信息,其在土壤理化参数预测及相关研究中应用广泛。运用高光谱遥感技术预测土壤水分,为动态监测区域或地块级土壤水分提供了一种新的技术手段,同时也为更好的保护和利用土地资源、进行土地利用结构调整提供了技术支持。