本文是国家自然科学基金项目“荒漠化地区地物光谱重建及定量反演的研究”(项目编号：30070604)的部分内容。 论文的主要目的是研究高光谱分辨率成像光谱仪数据在荒漠化监测中应用的可能性和适用性。针对荒漠化地区的地物特征，对高光谱数据不同波段的数据质量、波段组合进行定性和定量的评价，提出用于数据评价、波段选择的指标、原则和方法；初步确定一个适用于荒漠化监测的优化波段组合，建立适合于荒漠化监测的数据预处理模式；初步分析、掌握研究区内各类地物的光谱特性及变异规律；针对荒漠化地区特点对多种分类方法进行探讨分析；建立荒漠化监测主要评价因子的定量反演模型。 本研究以内蒙古奈曼旗作为研究试验区，采用我国自行研制的机载高光谱成像光谱仪OMIS-Ⅰ，在植被生长季节取得高光谱分辨率成像光谱仪数据和ETM~+图像，并进行了同步的地面调查及量测，包括不同类型地物反射特性量测和光谱重建以及荒漠化监测评价因子定量反演模型所必需的地面样方调查数据。采用先进的光谱测量仪器对荒漠化地区定标地物和主要荒漠化类型的光谱进行了测定和分析。采用GPS定位方法使样地位置和高光谱图像进行了精确配准。 根据成像光谱仪数据的性质、特点结合地面调查和其他现有的数据，在高光谱数据的预处理的基础上分别从理论分析和经验拟合两个角度实现了荒漠化地区的信息提取和定量化分析。研究结果如下：首先针对荒漠化地区的地物特征，对高光谱数据不同波段的数据质量、波段组合进行了评价，提出了适用于荒漠化监测的基本波段选择集；初步了解和掌握了研究地区的地物光谱特性及变异规律，进一步明确了掌握地物光谱特征和变异规律是用成像光谱仪数据提取地物信息的基础；发现了基于光谱整体形状的分类方法在很大程度上能够消除由于传感器、地物目标观测方向之间的角度变化引起的反射率曲线整体平移的“同物异谱”现象，对于谱形相似而整体反射率的值相差较大的两类地物，通过引入均值和方差图像参与分类得到解决；研究还表明在植被“红边”范围内的波段是进行荒漠化监测的主要特征波段，这些波段与植被生物量和盖度都有密切的关系，是开展精细植被分类研究和植被定量反演的重要基础；像元的导数光谱分析可以消除土壤背景的影响，是进行植被生物量和盖度定量反演的有力工具；建立了荒漠化监测主要评价因子的定量反演模型，并分析了模型的适用性。