基于可见近红外成像光谱技术土壤剖面氮的预测研究

发布时间：2023-12-26 20:02

　　土壤剖面及其不同层次的属性研究对于土壤发生发育、土壤分类等土壤科学研究有着极其重要的意义。传统的土壤信息获取过程耗时费力,而遥感技术可以快速、周期性地提供各种尺度的土壤信息,已被广泛应用于土壤资源调查、土地质量评价、土壤分等定级、土壤分类及土壤制图等研究工作当中。传统的土壤理化属性测试方法费时、繁琐,成本高,难以满足快速监测土壤氮(N)含量的需求。近年来利用光谱测定技术快速、简便、无损地对样品进行定量分析,已在各个领域广泛应用,并取得了良好的效果。成像技术与光谱技术的结合获取的数据既具有高空间分辨率又同时具有高光谱分辨率,能够提供非常丰富的土壤遥感信息,为横向上的土壤定量监测及土壤属性制图等提供了坚实的数据基础。然而,从国内外学者的研究工作来看,土壤科学缺乏一种对于土壤完整剖面的高空间及高光谱分辨率成像技术来测量全氮(TN)含量。对于土壤属性的定量研究大都选用深0-15cm或0-20cm的耕层土样,鲜有针对0-100cm剖面点状样的相关报道,特别是针对纵向上完整土壤剖面TN制图更是未见诸于相关文献。 鉴于此,本文以配备25μm狭缝和视场角13.1°的35mm焦距镜头,电荷耦合器件(CC...

【文章页数】：121 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 土壤光谱研究现状
        1.2.1 光谱分析在土壤中的应用
        1.2.2 国内外研究进展
        1.2.3 建模方法进展
    1.3 研究目标与研究内容
        1.3.1 研究目标
        1.3.2 研究内容
    1.4 拟解决的问题
第二章 研究区概况
    2.1 潜江概况
        2.1.1 自然地理条件
        2.1.2 社会经济条件
    2.2 咸宁概况
        2.2.1 自然地理条件
        2.2.2 社会经济条件
第三章 数据的获取
    3.1 土样的采集与制备
    3.2 全氮含量的测定
    3.3 土壤光谱数据的获取
        3.3.1 仪器简介
        3.3.2 成像原理简介
        3.3.3 拍摄平台
        3.3.4 控制软件
        3.3.5 高光谱影像拍摄
        3.3.6 数据类型
第四章 土壤光谱特性分析
    4.1 土壤的光谱特征
    4.2 光谱曲线提取
    4.3 光谱尺度问题
    4.4 潜江地区土壤光谱曲线分析
    4.5 咸宁地区土壤光谱曲线分析
    4.6 本章小结
第五章 基于Vis-NIR光谱土壤氮含量的预测研究
    5.1 引言
    5.2 光谱预处理与建模方法
        5.2.1 异常值剔除
        5.2.2 平滑降噪
        5.2.3 光谱增强
        5.2.4 建模方法介绍
        5.2.5 评价指标
        5.2.6 交叉验证
    5.3 土壤TN的定量估计
        5.3.1 异常值鉴别结果
        5.3.2 PCR模型
        5.3.3 PLSR模型
        5.3.4 BPNN模型
    5.4 不同模型预测TN结果的比较
    5.5 回归系数分析
    5.6 本章小结
第六章 基于Vis-NIR高光谱影像土壤剖面全氮反演及制图
    6.1 引言
    6.2 影像预处理
        6.2.1 几何校正
        6.2.2 影像裁剪
        6.2.3 监督分类
        6.2.4 采样模板
    6.3 剖面全氮预测及制图
        6.3.1 校正模型的建立
        6.3.2 块状采样
        6.3.3 条状采样
        6.3.4 结果检验与精度评价
    6.4 本章小结
第七章 基于Matlab土壤高光谱影像处理系统设计与实现
    7.1 引言
    7.2 总体设计
    7.3 功能设计
        7.3.1 数据读取
        7.3.2 影像裁剪
        7.3.3 无效值剔除
        7.3.4 采样模板
        7.3.5 位置还原
        7.3.6 精度评价
    7.4 本章小结
第八章 总结与展望
    8.1 主要结论
    8.2 创新点
    8.3 不足与展望
参考文献
附录
博士期间参与项目与发表的论文
致谢



本文编号：3875467