利用三维光谱指数定量估算土壤有机质含量:以新疆艾比湖流域为例

发布时间：2024-03-21 23:38

　　土壤光谱特征是土壤内在理化特性的外在表现,利用可见-近红外(Vis-NIR)的漫反射光谱估测土壤有机质含量(SOMC)可为土地资源的合理开发与利用提供重要的科学依据。土壤是由多种物质组成的混合物,其高光谱数据中存在某些成分(例如盐颗粒和矿物质)的重叠吸收,同时波段之间存在共线性问题,这些因素对光谱分析和建模带来了极大的挑战。光谱指数法通过迭代运算,不但充分考虑波段之间的协同作用,而且具有最小化无关波长影响的功能。此外该方法将光谱特征从一维扩展到多维,能容易地检测和区分出细微的吸收峰。以新疆艾比湖流域为研究区,采集了120个土壤样品,在室内进行SOMC和光谱的测定。利用一阶微分(FD)和连续统去除(CR)对高光谱数据进行预处理。在已有两波段指数的基础上,加入第三个波段,利用最优波段算法,构建了三种SOMC的三波段光谱指数(TBI),并从光谱机理上讨论了TBI的合理性。最后根据支持向量机(SVM)的建模效果,进一步比较不同维度光谱参数对SOMC估测的准确性。研究结果表明:(1)光谱预处理技术可以在一定程度上减弱反射光谱中的噪声信息,突出更多潜在的光谱信息;(2)通过对比分析得出, SOMC...

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【部分图文】：

图1研究区位置图(a:新疆地图;b:艾比湖流域),(c,d,e)景观照片和方形采样方法,(f):五点采样法

2016年10月,根据研究区的典型景观特征,建立了120个30m×30m的样方,依据五点采样法采集表层(0～20cm)土壤样本[图1(b,f)]。将样品带回室内经过兑水透析(去除可溶性盐)、风干、碾磨、过筛(2mm)等操作,将制备好的土样分为两份,分....

图2不同预处理的SOMC光谱曲线

表1土壤有机质含量(SOMC)的统计特征Table1Statisticalcharacteristicsofthesoilorganiccarboncontent(SOMC)样本类型数量最小值/%最大值/%均值/%标准差/%变异系数/%Who....

图3SOMC与原始光谱和不同预处理光谱的一维相关系数

图2不同预处理的SOMC光谱曲线2.2一维相关性分析

图4RI,DI,NDI与SOMC的二维相关图

与图3相比,二维相关系数值的阈值范围均大于一维相关系数。其中R的差值指数(DI)[图4(i)]与R的一维数据(图3)相比MACC提高了0.2。在所有两波段指数中相关性较好的波段主要集中在可见光和短波近红外区域(400～1100nm)(图4),这与前人的研究结果一致[6....

本文编号：3934304