基于高光谱数据的滨湖土壤组分信息反演建模及优化
发布时间：2022-01-12 21:49
高光谱遥感是当前定量遥感发展的重要方向,土壤遥感是遥感应用研究的热点之一。目前,精准农业施肥和重金属污染监测已成为解决人地矛盾、确保粮食安全和农业可持续发展的基本前提。快速测定土壤组分含量,尤其是快速准确获取土壤中主要养分及重金属含量,已成为精准农业发展和土壤环境监控的必需。因此,应用高光谱技术获取土壤组分信息已成为研究的热点方向。本研究以位于江汉平原的湖北省洪湖市为研究区,以湖区农用地土壤为研究对象,针对土壤光谱全波段参与PLSR建模中的缺陷,以及外部因素（水分含量）的干扰,分别采用CARS特征波段选择方法和GLSW滤波算法对已有模型进行优化,并有效的解决了上述问题。在此基础上,对研究区土壤各组分含量的空间分布特征进行了分析。研究过程主要分为研究区数据获取及数据特征分析、土壤组分含量高光谱反演建模、反演模型的优化、土壤组分含量的分布特征分析四个部分。研究所取得的主要结论如下：（1）分析得到了研究区内土壤组分含量及光谱的统计特征,为土壤组分的光谱反演建模提供了依据和支撑。本文通过马氏距离计算剔除异常样本后,对有效土壤样本的组分含量及其光谱特征进行了一系列的分析,结果表明：①研究区内土壤...
【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
偏最小二乘回归建模和预测流程图
于东经113°07'-114°05'，北玮29°39'-30°02'之间，北临东荆河，南濒长江，西面的洪湖与荆北水系相邻，东北与汉阳县接壤，如图3.1所示。J I I I I I nxri m ? ? I ? ? I 1 I IOv 109°E 110。E 1irE 112。E 113。E 11，。E 115。E 116。E 11 厂 E/ 7 - =。-) L90。E 109。E 110。E 120。f _ i I 1 l_Jl t I I I i I i t I图3.1研究区区位图洪湖市历史中属云梦泽东部的长江泛滥平原。境内湖泊密布，河渠纵横，内有中小型湖泊101个，总面积72万亩，大型干渠59条，总长650.5公里，内荆河横穿全市，构成了典型的江南水网地貌。全市地势低洼平坦，最高海拔为螺山主峰64.8米
其中，雨渍灾占主要地位。3.1.2 土地利用状况洪湖市土地资源结构以耕地和水域为主要土地类型，占全市总面积的75.1%。根据土地利用变更调查资料，2010年末洪湖市土地总面积为249375.66公顷，约占全省总面积的1.39%。其中：（1)农用地用地总面积165815.45公顷，占国土面积（下同）的66.49%。其中耕地77524.21公顷，占30.62%;园地1207.87公顷，占农用地总面积的0.73%;林地6270.99公顷，占农用地总面积的3.78%;其它农用地80812.38公顷，占农用地总面积的48.74%。（2)建设用地总面积16557.66公顷，其中：城乡建设用地12951.60公顷，占建设用地总面积的78.22%;交通水利用地21.09公顷，占建设用地总面积的21.09%;其他建设用地114.15公顷，占建设用地总面积的0.69%。（3)未利用地总面积67002.55公顷，其中：水域51355.68公顷，占未利用地总面积的76.65%;滩涂沼泽15039.00公顷，占未利用地总面积的22.45%;自然保留地607.87公顷，占未利用地总面积的0.91%。
【参考文献】：
期刊论文
[1]土壤水分对近红外光谱实时检测土壤全氮的影响研究[J]. 安晓飞,李民赞,郑立华,刘玉萌,孙红. 光谱学与光谱分析. 2013(03)
[2]基于全谱数据挖掘技术的土壤有机质高光谱预测建模研究[J]. 纪文君,李曦,李成学,周银,史舟. 光谱学与光谱分析. 2012(09)
[3]温度影响下短波近红外酒精度检测的传递校正[J]. 付庆波,索辉,贺馨平,丛玉良. 光谱学与光谱分析. 2012(08)
[4]土壤含水量对反射光谱法预测红壤土壤有机质的影响研究[J]. 王淼,潘贤章,解宪丽,王昌昆,刘娅,李燕丽,潘剑君. 土壤. 2012(04)
[5]基于可见-近红外光谱比较主成分回归、偏最小二乘回归和反向传播神经网络对土壤氮的预测研究[J]. 李硕,汪善勤,张美琴. 光学学报. 2012(08)
[6]Visible and Near-Infrared Diffuse Reflectance Spectroscopy for Prediction of Soil Properties near a Copper Smelter[J]. XIE Xian-Li 1,PAN Xian-Zhang 1 and SUN Bo 2,2 1 Key Laboratory of Soil Environment and Pollution Remediation,Institute of Soil Science,Chinese Academy of Sciences,Nanjing 210008 (China) 2 State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture,Institute of Soil Science,Chinese Academy of Sciences,Nanjing 210008 (China). Pedosphere. 2012(03)
[7]基于正交信号校正的秸秆青贮饲料粗蛋白近红外分析模型传递方法[J]. 刘贤,韩鲁佳,杨增玲,黄光群. 分析化学. 2012(04)
[8]东北黑土不同组分有机碳的近红外光谱测定[J]. 范如芹,杨学明,张晓平,申艳,梁爱珍,时秀焕,魏守才,陈学文. 光谱学与光谱分析. 2012(02)
[9]川西漂洗水稻土亚铁时空分布对土地利用/覆被变化的响应[J]. 袁大刚,谭海燕,程伟丽,杨大东,王昌全,吴德勇. 水土保持学报. 2012(01)
[10]近红外光谱技术在土壤养分分析中的研究进展及应用前景[J]. 丁海泉,卢启鹏. 光谱学与光谱分析. 2012(01)
博士论文
[1]土壤高光谱遥感信息提取与二向反射模型研究[D]. 程街亮.浙江大学 2008
[2]土壤有机质含量高光谱预测模型及其差异性研究[D]. 周清.浙江大学 2004
硕士论文
[1]基于正交最小二乘的软测量建模方法研究[D]. 巨稳.中国石油大学 2011
[2]基于正交信号校正算法的近红外光谱预处理[D]. 余浩.浙江大学 2004
本文编号：3585502
【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
偏最小二乘回归建模和预测流程图
于东经113°07'-114°05'，北玮29°39'-30°02'之间，北临东荆河，南濒长江，西面的洪湖与荆北水系相邻，东北与汉阳县接壤，如图3.1所示。J I I I I I nxri m ? ? I ? ? I 1 I IOv 109°E 110。E 1irE 112。E 113。E 11，。E 115。E 116。E 11 厂 E/ 7 - =。-) L90。E 109。E 110。E 120。f _ i I 1 l_Jl t I I I i I i t I图3.1研究区区位图洪湖市历史中属云梦泽东部的长江泛滥平原。境内湖泊密布，河渠纵横，内有中小型湖泊101个，总面积72万亩，大型干渠59条，总长650.5公里，内荆河横穿全市，构成了典型的江南水网地貌。全市地势低洼平坦，最高海拔为螺山主峰64.8米
其中，雨渍灾占主要地位。3.1.2 土地利用状况洪湖市土地资源结构以耕地和水域为主要土地类型，占全市总面积的75.1%。根据土地利用变更调查资料，2010年末洪湖市土地总面积为249375.66公顷，约占全省总面积的1.39%。其中：（1)农用地用地总面积165815.45公顷，占国土面积（下同）的66.49%。其中耕地77524.21公顷，占30.62%;园地1207.87公顷，占农用地总面积的0.73%;林地6270.99公顷，占农用地总面积的3.78%;其它农用地80812.38公顷，占农用地总面积的48.74%。（2)建设用地总面积16557.66公顷，其中：城乡建设用地12951.60公顷，占建设用地总面积的78.22%;交通水利用地21.09公顷，占建设用地总面积的21.09%;其他建设用地114.15公顷，占建设用地总面积的0.69%。（3)未利用地总面积67002.55公顷，其中：水域51355.68公顷，占未利用地总面积的76.65%;滩涂沼泽15039.00公顷，占未利用地总面积的22.45%;自然保留地607.87公顷，占未利用地总面积的0.91%。
【参考文献】：
期刊论文
[1]土壤水分对近红外光谱实时检测土壤全氮的影响研究[J]. 安晓飞,李民赞,郑立华,刘玉萌,孙红. 光谱学与光谱分析. 2013(03)
[2]基于全谱数据挖掘技术的土壤有机质高光谱预测建模研究[J]. 纪文君,李曦,李成学,周银,史舟. 光谱学与光谱分析. 2012(09)
[3]温度影响下短波近红外酒精度检测的传递校正[J]. 付庆波,索辉,贺馨平,丛玉良. 光谱学与光谱分析. 2012(08)
[4]土壤含水量对反射光谱法预测红壤土壤有机质的影响研究[J]. 王淼,潘贤章,解宪丽,王昌昆,刘娅,李燕丽,潘剑君. 土壤. 2012(04)
[5]基于可见-近红外光谱比较主成分回归、偏最小二乘回归和反向传播神经网络对土壤氮的预测研究[J]. 李硕,汪善勤,张美琴. 光学学报. 2012(08)
[6]Visible and Near-Infrared Diffuse Reflectance Spectroscopy for Prediction of Soil Properties near a Copper Smelter[J]. XIE Xian-Li 1,PAN Xian-Zhang 1 and SUN Bo 2,2 1 Key Laboratory of Soil Environment and Pollution Remediation,Institute of Soil Science,Chinese Academy of Sciences,Nanjing 210008 (China) 2 State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture,Institute of Soil Science,Chinese Academy of Sciences,Nanjing 210008 (China). Pedosphere. 2012(03)
[7]基于正交信号校正的秸秆青贮饲料粗蛋白近红外分析模型传递方法[J]. 刘贤,韩鲁佳,杨增玲,黄光群. 分析化学. 2012(04)
[8]东北黑土不同组分有机碳的近红外光谱测定[J]. 范如芹,杨学明,张晓平,申艳,梁爱珍,时秀焕,魏守才,陈学文. 光谱学与光谱分析. 2012(02)
[9]川西漂洗水稻土亚铁时空分布对土地利用/覆被变化的响应[J]. 袁大刚,谭海燕,程伟丽,杨大东,王昌全,吴德勇. 水土保持学报. 2012(01)
[10]近红外光谱技术在土壤养分分析中的研究进展及应用前景[J]. 丁海泉,卢启鹏. 光谱学与光谱分析. 2012(01)
博士论文
[1]土壤高光谱遥感信息提取与二向反射模型研究[D]. 程街亮.浙江大学 2008
[2]土壤有机质含量高光谱预测模型及其差异性研究[D]. 周清.浙江大学 2004
硕士论文
[1]基于正交最小二乘的软测量建模方法研究[D]. 巨稳.中国石油大学 2011
[2]基于正交信号校正算法的近红外光谱预处理[D]. 余浩.浙江大学 2004
本文编号：3585502
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