基于遥感技术的北疆绿洲棉田土壤盐渍化监测研究

发布时间：2020-09-04 08:19

　　【目的】及时、精准、大面积、动态地获取棉田盐渍土理化特征信息，对棉田盐渍土有效治理和防治至关重要，本文通过分析棉田盐渍化土壤高光谱特征，并建立监测模型；利用卫星影像对棉田土壤盐分进行间接监测，并找到适合该研究区的反演模型。【方法】于2013年在棉花生育期内，获取近地高光谱数据和Landsat8卫星影像数据、同步地面调查数据，并对高光谱数据进行原始光谱反射率、对数、倒数、一阶微分和方差分析处理，提取盐渍化土壤的特征波段。利用相关分析和回归分析建立棉田土壤盐渍化严重度估测模型，用均方根误差、相对误差、相关系数等对模型精度进行检验。利用ENVI5.0SP3对试验区Landsat8影像进行辐射定标、大气校正、几何精较正等预处理，尝试利用间接监测指标反应棉田土壤盐分状况，并对对棉田土壤盐分状况进行反演。【结果】通过对棉田土壤盐渍化监测的研究，得到如下结果：（1）明确了棉田盐渍化土壤高光谱特征在400-2500nm波段，盐渍化与非盐渍化土壤的光谱反射率曲线形态相似，反射率值大于非盐渍化土壤，且随盐渍化程度的加重，反射率值也越大。（2）建立棉田盐渍化土壤监测模型研究表明：高光谱原始反射率1350-1850nm为棉田盐渍化土壤光谱敏感波段；高光谱一阶微分707nm、526nm、531nm为棉田盐渍化土壤光谱特征波段，对其构建盐分指数并利用最佳盐分指数进行建模并检验，SI1和BI的拟合度R2高，RMSE、RE小，检测结果较为理想，可推荐为棉田土壤盐分监测的最佳模型。（3）实现卫星遥感对棉田土壤盐渍化的监测研究表明：棉花各生长指标：株高、果枝数、干物质积累量、叶面积指数与土壤盐分均呈极显著负相关。所以，应用棉花各时期干物质积累量和叶面积指数作为棉花受盐分胁迫的间接监测指标是可行的；Landsat8的B5波段为监测棉花受盐分胁迫的最佳波段；花铃期可作为盐渍化监测的最佳时期；DVI-SI指数监测模型y=-3531.1X2+6976.3X-3444.1，决定系数高（R2=0.905**），反演精度高（总精度87.5%）。能够很好的监测土壤盐分状况，在棉花关键生育期。【结论】盐渍化棉田土壤的高光谱特征、卫星影像反演效果较好，实现了利用遥感技术对棉田土壤盐渍化状况的监测。
【学位单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2014
【中图分类】：S156.41
【部分图文】：

位置,共青团,农场,昌吉

基于遥感技术的棉田土壤盐渍化监测研究应用示范先进单位，其基础数据和仪器设备均有利于本研究的开展；三是该区农业属干旱区灌溉农业，土壤盐渍化类型丰富、次生盐渍化现象典型。试验在中国新疆第六师共青团农场进行。共青团农场前身为昌吉州试验农场，19年改为昌吉县农场。1959 年 1 月改属自治区农垦厅，更名为昌吉共青团农场。1967 属昌吉县领导。1978 年 10 月属昌吉州农垦局，1982 年 4 月属农六师，地处天山北麓噶尔盆地南缘，中心点位置北纬 44°18′，东经 87°8′，距乌鲁木齐市 67 公里。共青团场属于温带大陆性气候，冬季寒冷且漫长，夏季炎热且短暂，年平均气温 5.8-7.9 度有效积温约 3550℃，年日照时数约 3136 小时，无霜期 150-170 天。现有耕地面积 3万亩，可耕地面积 27 万亩，已种植面积 12.8 万亩。经过 57 年的发展，共青团农场的业正在向现代化农业靠近大力推进机械化作业，精准农业，信息农业，在规模和管理具有大农业优势。

土壤光谱

基于遥感技术的棉田土壤盐渍化监测研究表 2-3ASD FieldSpec Pro FR 2500 地物光谱仪技术参数表Table2-3: ASD FieldSpec Pro FR 2500 feature spectrometer technology parameter table项目参数光谱范围 350-2500nm采样间隔 350-1000nm 为 1.4nm1000-2500nm 为 2nm光谱分辨率 350-1000nm 为 3nm1000-2500nm 为 10nm观测通道单通道，光钎传输，非同步参考板测定输出波段数/数据间隔 2151/1nm

盐渍化程度,光谱反射率,相关性,土壤含盐量

图 2-6 棉田土壤盐渍化程度与光谱反射率的相关性Fig. 2-6 Correlation between soil salinization and spectrum reflectance in cotton field 盐渍化光谱反射率一阶微分与土壤含盐量的相关分析取棉花关键生育期（7 月 28 日、8 月 10 日、8 月 29 日）的盐渍化土壤一土壤含盐量，分析二者的相关度。从土壤含盐量与一阶微分光谱的相关关看出（图 2-7），多数波段通过了 0.01 极显著性水平检验（R>0.393）。其中.863），526 nm（R=0.799），531 nm（R=0.821）”三波段相关系数最大，可化程度的特征波段。00.20.40.6350 850 1350 1850 2350相关系数Correlation波长Wavelength(nm)0.010.05

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