基于光谱信息的土壤盐渍化遥感监测研究

发布时间：2020-06-10 05:23

【摘要】：在干旱半干旱地区,土壤盐渍化是一个重要的生态问题,很大程度上阻碍了当地农业生产和国民经济的可持续发展。盐渍化土地治理是我国解决人与土地之间矛盾直接有效的途径,所以及时获取精确的土壤盐渍化信息,对于控制盐渍化土壤,防止盐渍土进一步退化,保障农民土地收益意义重大,在促进农村经济健康稳定发展上也有重要的意义。农业引水、农药化肥使用不当等引起的次生盐渍化使银川北部平原土壤盐化现象更加严重,因此迫切需要研究土壤盐渍化对土壤和植被的影响,掌握土壤盐渍化动态变化信息,为改善土壤质量和提出合理盐渍化土壤防治办法提供科学依据。遥感技术可以大范围、同步、廉价快捷获取地面信息,是定量监测土壤盐渍化的有力和有效手段。本文选取典型土壤盐渍区宁夏银北地区平罗县为研究区,以卫星遥感影像和野外实测光谱为数据源,研究盐渍土和典型上覆植被的光谱特征,通过单相关分析确定最佳的数据变换方法、敏感波段和光谱指数,以建立更高精度的土壤盐分含量高光谱预测模型。研究通过分析野外实测光谱特征与遥感影像光谱间的异同点,利用野外光谱对遥感影像光谱信息进行修正,最终建立基于卫星遥感影像和实测光谱的土壤盐分含量预测模型,为实现同类地区盐渍地信息大范围、实时、准确预测提供参考。本研究获得主要结论如下:(1)盐渍土光谱曲线总体上比较平滑,但有少量小的起伏,在整体上土壤表面反射率呈上升趋势,波长和反射率之间具有良好的正相关性,反射率越高,对应峰值越高。可见光的部分反射率较小,但在近红外波段反射率略有增加,曲线平缓。该研究区土壤光谱曲线符合土壤光谱曲线四大类型中陡坎型的基本特征。在可见光波段,土壤光谱反射率和盐分含量之间的规律不明显。植被光谱曲线有较大的变化和强烈的波动性,具有明显的峰值和谷值,波段间相关性比较差。所有不同盐化程度土壤上覆植被光谱曲线形态相同,但是随波长增加的变化趋势不同。在770 nm～1300 nm之间,盐渍化程度越高,盐渍土上覆植被的反射率越低。(2)实验表明小波阈值处理是一种有效的光谱降噪方法,选择coif4小波,分解尺度为2层,阈值为heursure,阈值调整方式为sln时,对盐渍化高光谱数据去噪效果最优,有利于建立具有更稳定和更高的预测精度的高光谱土壤盐分含量反演模型。因此小波去噪可以良好应用于高光谱盐渍化监测研究,为大面积盐渍土的遥感监测服务。(3)植被光谱中余弦微分变换效果最好。选择植被光谱686 nm、1461 nm作为土壤含盐量最佳敏感波段。以相关性最好的土壤调整植被指数为自变量,建立高光谱盐分含量预测模型,判定系数R2达到0.77,通过了 0.01显著性水平检验和实测值与预测值验证,该模型可以用于估测盐渍化地区土壤盐分含量信息。土壤光谱选择416 nm、543 nm、953 nm波长值作为土壤含盐量的敏感波段;si2盐分指数与土壤盐分的相关系数最大,大于0.6,显著相关。利用多项式回归方法,建立了基于土壤光谱的土壤含盐量的最优估算模型。(4)影像提取的盐分指数si1与全盐含量的相关性最好,可以为大面积盐渍化信息的快速准确预测提供方法参考。利用si1盐分指数建立含盐量预测模型,判定系数R2=0.68,通过显著性水平检验和实测值验证,证明了模型的准确性。
【图文】：

气候特征,位置

１０５Ｃ０’０＂Ｅ逦１０Ｔ０’０＂￡逦ｌＯＴ＾Ｏ－Ｅ逡逑图２－１研究区位置逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｌｏｃａｔｉｏｎ邋ｍａｐ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｓｔｕｄｙ邋ａｒｅａ逡逑２．１．２气候特征逡逑

水文特征,地势,海拔,土壤紧实

贺兰山海拔在］２５０邋ｍ以上，地势陡峭。黄河冲积平原呈带状分布，土地广阔，地势平逡逑缓。平罗县东部的冲湖积平原海拔较低、地势平缓、土壤紧实。本文结合研究区ＤＥＭ数据生成逡逑了研究区ＤＥＭ图，如图２－２。逡逑１０６ＷＥ逦丨邋０６°３（ＴＯ”Ｅ逦ｌＯＴＷＥ逡逑，逦逦逦ｊ－逦逦＾逦逡逑Ａ逡逑３９ｃ０，，０，，Ｎ邋－逡逑４丨’邋一逡逑图例逡逑ＤＥＭ邋值逡逑—＇逦ｓｓｍｍ邋：邋３２０７逡逑０逦５逦１０邋２０ｋｍ逦Ｃ－逦＿低，６逡逑１
【学位授予单位】：宁夏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S156.41;TP751

【参考文献】