基于高光谱指数的土壤盐渍化遥感监测研究——以平罗县为例
发布时间：2021-03-30 19:25
为建立土壤盐渍化遥感监测模型,以宁夏平罗县为例,通过在野外测定高光谱数据,结合室内土壤样品化学分析结果,分析不同类型盐渍化土壤光谱特征,并对实测土壤光谱数据进行倒数、对数及其一阶微分等变换,确定响应土壤盐分质量分数和pH值的最优波段,最后通过回归分析构建土壤盐渍化监测模型。结果表明:不同类型盐渍化土壤光谱曲线在形态上基本趋于一致,光谱反射率在可见光范围内随波长增长而增大,在近红外波段,增长速度减缓;通过相关分析,确定对数一阶微分变换对应的385.7 nm和原始一阶微分变换对应的1 708.4 nm分别为土壤光谱反射率与土壤盐分质量分数和pH值的最佳特征波段;以高光谱盐分指数（SI2）为自变量,土壤盐分质量分数为因变量,利用二次多项式回归模型建立的预测模型为最优模型,该模型实测值和预测值间拟合系数（R2）为0.673,通过0.01显著性水平检验。
【文章来源】：宁夏工程技术. 2019,18(01)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
不同盐渍化程度土壤光谱反射率曲线
第1期关系数r，提取特征波段。rj=（ni=1ΣRij-Rj）（SCi-SC）ni=1Σ（Rj-Rj）2姨ni=1Σ（SCi-SC）2姨，（2）式中：rj表示土壤盐分质量分数与光谱数据的相关系数；j表示波段号；Rij表示第i个样本第j波段的光谱反射率值；Rj表示n个样本在j波段的平均数；SCi表示第i个样本土壤盐分质量分数；SC表示样本土壤盐分质量分数平均值；n表示土壤样本个数。本实验中n为40，相关结果见图2。由图2可知，土壤原始光谱与盐分质量分数相关系数值在0.221~0.547，曲线在350~826nm相关系数随波段增加逐渐减小，在893~1267nm相对平缓，在1309nm之后相关系数起伏相对较大，曲线整体未出现负值，在763nm之后相关系数最大值为0.31，波谱响应不明显。经数学变换后的光谱数据与盐分质量分数的相关系数曲线均存在正、负相关。除倒数外，其他变换形式均通过在δ=0.01的显著性检验。反射率倒数一阶、对数一阶相关性优于其他变换形式。根据最大相关系数值选取特征波段（表2），确定对数一阶微分变换对应的385.7nm作为土壤盐分质量分数与光谱反射率最优响应波段。3.2.2土壤光谱与土壤pH值相关性分析土壤酸碱性是土壤各种理化性质的综合反映，土壤pH值是反映土壤酸碱性的重要因子。分析土壤pH值可以预测土壤转化成盐渍土的可能性，对农业生产有重要意义。本文通过逐波段计算不同形式的土壤光谱反射率与土壤pH值的相关系数，确定土壤pH值的敏感波段。由图3可知，土壤原始光谱与pH值相关系数在-0.013~0.264，波谱响应不明显。经数学变换后的微分光谱数据与pH值的相关系数值较原始光谱数据与pH值的相关系数值的变化大，相对原始光谱数据与pH值的相关性较高。微分光谱数据在
，其他变换形式均通过在δ=0.01的显著性检验。反射率倒数一阶、对数一阶相关性优于其他变换形式。根据最大相关系数值选取特征波段（表2），确定对数一阶微分变换对应的385.7nm作为土壤盐分质量分数与光谱反射率最优响应波段。3.2.2土壤光谱与土壤pH值相关性分析土壤酸碱性是土壤各种理化性质的综合反映，土壤pH值是反映土壤酸碱性的重要因子。分析土壤pH值可以预测土壤转化成盐渍土的可能性，对农业生产有重要意义。本文通过逐波段计算不同形式的土壤光谱反射率与土壤pH值的相关系数，确定土壤pH值的敏感波段。由图3可知，土壤原始光谱与pH值相关系数在-0.013~0.264，波谱响应不明显。经数学变换后的微分光谱数据与pH值的相关系数值较原始光谱数据与pH值的相关系数值的变化大，相对原始光谱数据与pH值的相关性较高。微分光谱数据在300~1000nm和1700~2500nm相关系数正负变化频率较大，光谱响应明显，在一定程度上放大其对土壤理化性质的影响。整体来看，反射率微分形式的相关性优于其他数学变换形式。根据最大相关系数值选取特征波段（表3），确定原始一阶微分变换对应的1708.4nm作为土壤光谱反射率与土壤pH值的最佳特征波段。3.2.3高光谱土壤盐分指数的确定土壤盐分指数可以反映土壤盐分质量分数的变化趋势。为确保土壤盐分指数的适用性和准确性，本研究选用4种土壤盐分指数进行对比：归一化盐分指数（NDSI）、盐分指数1（SI1）、盐分指数2（SI2）、盐分指数3（SI3）[17]。由图2中对数一阶微分曲线确定386nm、552nm和928nm的组合作为最佳敏感波段来构建高光谱盐分指数模型，对4种土壤盐分指数与实测土壤盐分图2土壤盐分质量分数和光谱指数的相关系数表2土壤光谱反射率及其变换形式与土壤盐分质量分数的
【参考文献】：
期刊论文
[1]干旱区区域土壤盐渍化监测研究进展及其未来热点[J]. 刘勤,王宏卫,丁建丽,柴春梅. 新疆大学学报(自然科学版). 2014(01)
[2]那曲典型草地植被光谱特征分析[J]. 杨凯,沈渭寿,刘波,欧阳琰. 遥感技术与应用. 2014(01)
[3]基于实测高光谱和电磁感应数据的区域土壤盐渍化遥感监测研究[J]. 姚远,丁建丽,阿尔达克·克里木,张芳,雷磊. 光谱学与光谱分析. 2013(07)
[4]内蒙古河套灌区土壤盐分光谱定量分析研究[J]. 屈永华,段小亮,高鸿永,陈爱萍,安永清,宋金玲,周红敏,何涛. 光谱学与光谱分析. 2009(05)
[5]中国盐渍土研究的发展历程与展望[J]. 杨劲松. 土壤学报. 2008(05)
[6]宁夏引黄灌区耕地土壤盐渍化现状及影响因素调查研究[J]. 李聪敏,王彦兵. 地下水. 2007(03)
[7]平罗县农用地现状、存在问题及对策[J]. 李茂廷,孙海健,黄青锁,马建军,郭风萍. 宁夏农林科技. 2005(03)
[8]黄河三角洲盐碱地遥感调查研究[J]. 关元秀,刘高焕,刘庆生,叶庆华. 遥感学报. 2001(01)
博士论文
[1]西北地区环境变迁与农业可持续发展研究[D]. 王向辉.西北农林科技大学 2012
硕士论文
[1]我国盐渍土的成因及分布特征[D]. 温利强.合肥工业大学 2010
本文编号：3110017
【文章来源】：宁夏工程技术. 2019,18(01)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
不同盐渍化程度土壤光谱反射率曲线
第1期关系数r，提取特征波段。rj=（ni=1ΣRij-Rj）（SCi-SC）ni=1Σ（Rj-Rj）2姨ni=1Σ（SCi-SC）2姨，（2）式中：rj表示土壤盐分质量分数与光谱数据的相关系数；j表示波段号；Rij表示第i个样本第j波段的光谱反射率值；Rj表示n个样本在j波段的平均数；SCi表示第i个样本土壤盐分质量分数；SC表示样本土壤盐分质量分数平均值；n表示土壤样本个数。本实验中n为40，相关结果见图2。由图2可知，土壤原始光谱与盐分质量分数相关系数值在0.221~0.547，曲线在350~826nm相关系数随波段增加逐渐减小，在893~1267nm相对平缓，在1309nm之后相关系数起伏相对较大，曲线整体未出现负值，在763nm之后相关系数最大值为0.31，波谱响应不明显。经数学变换后的光谱数据与盐分质量分数的相关系数曲线均存在正、负相关。除倒数外，其他变换形式均通过在δ=0.01的显著性检验。反射率倒数一阶、对数一阶相关性优于其他变换形式。根据最大相关系数值选取特征波段（表2），确定对数一阶微分变换对应的385.7nm作为土壤盐分质量分数与光谱反射率最优响应波段。3.2.2土壤光谱与土壤pH值相关性分析土壤酸碱性是土壤各种理化性质的综合反映，土壤pH值是反映土壤酸碱性的重要因子。分析土壤pH值可以预测土壤转化成盐渍土的可能性，对农业生产有重要意义。本文通过逐波段计算不同形式的土壤光谱反射率与土壤pH值的相关系数，确定土壤pH值的敏感波段。由图3可知，土壤原始光谱与pH值相关系数在-0.013~0.264，波谱响应不明显。经数学变换后的微分光谱数据与pH值的相关系数值较原始光谱数据与pH值的相关系数值的变化大，相对原始光谱数据与pH值的相关性较高。微分光谱数据在
，其他变换形式均通过在δ=0.01的显著性检验。反射率倒数一阶、对数一阶相关性优于其他变换形式。根据最大相关系数值选取特征波段（表2），确定对数一阶微分变换对应的385.7nm作为土壤盐分质量分数与光谱反射率最优响应波段。3.2.2土壤光谱与土壤pH值相关性分析土壤酸碱性是土壤各种理化性质的综合反映，土壤pH值是反映土壤酸碱性的重要因子。分析土壤pH值可以预测土壤转化成盐渍土的可能性，对农业生产有重要意义。本文通过逐波段计算不同形式的土壤光谱反射率与土壤pH值的相关系数，确定土壤pH值的敏感波段。由图3可知，土壤原始光谱与pH值相关系数在-0.013~0.264，波谱响应不明显。经数学变换后的微分光谱数据与pH值的相关系数值较原始光谱数据与pH值的相关系数值的变化大，相对原始光谱数据与pH值的相关性较高。微分光谱数据在300~1000nm和1700~2500nm相关系数正负变化频率较大，光谱响应明显，在一定程度上放大其对土壤理化性质的影响。整体来看，反射率微分形式的相关性优于其他数学变换形式。根据最大相关系数值选取特征波段（表3），确定原始一阶微分变换对应的1708.4nm作为土壤光谱反射率与土壤pH值的最佳特征波段。3.2.3高光谱土壤盐分指数的确定土壤盐分指数可以反映土壤盐分质量分数的变化趋势。为确保土壤盐分指数的适用性和准确性，本研究选用4种土壤盐分指数进行对比：归一化盐分指数（NDSI）、盐分指数1（SI1）、盐分指数2（SI2）、盐分指数3（SI3）[17]。由图2中对数一阶微分曲线确定386nm、552nm和928nm的组合作为最佳敏感波段来构建高光谱盐分指数模型，对4种土壤盐分指数与实测土壤盐分图2土壤盐分质量分数和光谱指数的相关系数表2土壤光谱反射率及其变换形式与土壤盐分质量分数的
【参考文献】：
期刊论文
[1]干旱区区域土壤盐渍化监测研究进展及其未来热点[J]. 刘勤,王宏卫,丁建丽,柴春梅. 新疆大学学报(自然科学版). 2014(01)
[2]那曲典型草地植被光谱特征分析[J]. 杨凯,沈渭寿,刘波,欧阳琰. 遥感技术与应用. 2014(01)
[3]基于实测高光谱和电磁感应数据的区域土壤盐渍化遥感监测研究[J]. 姚远,丁建丽,阿尔达克·克里木,张芳,雷磊. 光谱学与光谱分析. 2013(07)
[4]内蒙古河套灌区土壤盐分光谱定量分析研究[J]. 屈永华,段小亮,高鸿永,陈爱萍,安永清,宋金玲,周红敏,何涛. 光谱学与光谱分析. 2009(05)
[5]中国盐渍土研究的发展历程与展望[J]. 杨劲松. 土壤学报. 2008(05)
[6]宁夏引黄灌区耕地土壤盐渍化现状及影响因素调查研究[J]. 李聪敏,王彦兵. 地下水. 2007(03)
[7]平罗县农用地现状、存在问题及对策[J]. 李茂廷,孙海健,黄青锁,马建军,郭风萍. 宁夏农林科技. 2005(03)
[8]黄河三角洲盐碱地遥感调查研究[J]. 关元秀,刘高焕,刘庆生,叶庆华. 遥感学报. 2001(01)
博士论文
[1]西北地区环境变迁与农业可持续发展研究[D]. 王向辉.西北农林科技大学 2012
硕士论文
[1]我国盐渍土的成因及分布特征[D]. 温利强.合肥工业大学 2010
本文编号：3110017
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/zrdllw/3110017.html
