本研究针对重金属胁迫遥感监测中尺度选择问题,基于观测对象和观测手段两方面开展特征尺度理论分析和研究。从观测对象出发,以湖南省株洲市受不同程度污染的农田为例,探究重金属胁迫下水稻生化参数响应特征,选取重金属污染胁迫敏感因子;从观测手段考虑,基于多光谱卫星遥感数据及地面观测高光谱数据,分别从空间维和光谱维的角度研究水稻重金属胁迫敏感特征在不同空间和光谱尺度上响应特点和差异,建立相应的特征尺度识别方法,为降低遥感数据选择盲目性,提高水稻重金属胁迫监测效率提供新思路,同时为将来设计低廉实用的多光谱和高光谱传感器提供指标论证和理论参考。主要研究内容和结论如下:(1)在遥感监测特征空间尺度选择上,首先在已有研究工作和实验分析基础上确定水稻根重WRT(Weight of Root)为重金属胁迫诊断参数,基于像元聚合法对GF-1多光谱影像反演的水稻LAI(Leaf Area Index)进行空间尺度上推,将系列尺度LAI与改进的WOFOST(World Food Studies)模型进行耦合,实现不同尺度下WRT时空连续模拟,通过WRT的变化表征农田重金属污染胁迫程度的差异。利用WRT不同统计指标的绝对变化值探究明显区分胁迫状况的关键尺度域,基于不同尺度下WRT比值分析方法定性识别胁迫特征尺度。实验结果表明:重金属胁迫遥感监测尺度阈值在64m到128m之间。(2)在遥感监测光谱特征尺度选择上,首先对地面实测ASD光谱波段进行优选,选取450-900nm作为重金属胁迫敏感波段,采用Daubechies 5小波函数进行8层分解并获取小波系数,利用每层小波近似系数进行1维光谱信号重构,为分形计算提供不同分辨下的多尺度光谱信号。基于盒维法计算不同胁迫水平的小波分形维数,通过研究不同尺度小波细节系数信息熵、小波分形维数对水稻光谱特征尺度转折点进行识别。研究结果表明不同胁迫水平的小波信息熵和小波分形维数在0-4尺度时差异较大,随着分解尺度增加,两者值的差异变小,即水稻光谱分辨率小于32nm(尺度在0-4)时能较好地区分不同水稻重金属污染水平。通过计算各尺度对应的水稻高光谱指数敏感响应特征也很好地证明水稻重金属胁迫遥感监测光谱特征尺度小于32nm这一结论。