新郑市高标准基本农田建设区域土壤属性高光谱反演研究
发布时间：2024-11-03 01:51
高标准基本农田建设是增强粮食安全保障能力、加快新型农业现代化推进的重要举措。在高标准基本农田建设过程中,快速、准确地获取土壤基础信息,是高标准基本农田建设的基础,也是现代化农业发展的关键。高光谱遥感作为当前遥感领域的前沿技术,具有波段多且连续、分辨率高等优势,能够用来探测土壤属性的细微差异,为快速高效的获取土壤基础信息提供了技术支持。因此,应用高光谱遥感技术开展土壤属性反演研究,可以为实现高标准基本农田建设提供数据基础与技术支持,为探索高标准基本农田建设区域项目区优选决策与建设提供参考,推进高标准基本农田建设的实施。本研究以新郑市高标准基本农田建设区域土壤属性为研究对象,采用野外采样与室内高光谱测定（350～2500nm）相结合,遴选出6种光谱变换下11种土壤属性的最佳光谱特征波段,构建基于偏最小二乘法（PLSR）的新郑市高标准基本农田建设区域土壤属性的高光谱单指标反演模型;遴选出6种光谱变换下的土壤属性共用的最佳光谱特征波段,构建基于面板数据模型（Panel data）的新郑市高标准基本农田建设区域土壤属性的高光谱综合反演模型;对比分析模型检验精度,选取新郑市高标准基本农田建设区域土壤...
【文章页数】：178 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 高标准基本农田相关理论
1.2.2 高光谱遥感技术及其在土壤中的应用研究
1.2.3 高光谱遥感技术在高标准基本农田中的应用前景
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
1.3.3 研究技术路线
1.4 本章小结
2 数据的获取及处理
2.1 研究区概况
2.2 土样的野外采集
2.3 土样光谱室内测定
2.4 土壤属性统计特征分析
2.4.1 新郑市土壤属性统计特征分析
2.4.2 土壤属性间的相关性
2.5 土壤属性的光谱反射特征
2.6 光谱预处理
2.6.1 去阶跃处理
2.6.2 光谱平滑
2.6.3 光谱变换
2.7 本章小结
3 土壤光谱特征波段选取
3.1 光谱特征波段选取方法
3.1.1 相关分析
3.1.2 模糊聚类最大树法
3.2 土壤属性与光谱反射率相关性分析
3.2.1 土壤PH与光谱反射率相关性分析
3.2.2 土壤有机质与光谱反射率相关性分析
3.2.3 土壤碱解氮与光谱反射率相关性分析
3.2.4 土壤速效磷与光谱反射率相关性分析
3.2.5 土壤速效钾与光谱反射率相关性分析
3.2.6 土壤Fe与光谱反射率相关性分析
3.2.7 土壤Cr与光谱反射率相关性分析
3.2.8 土壤Cd与光谱反射率相关性分析
3.2.9 土壤Zn与光谱反射率相关性分析
3.2.10 土壤Cu与光谱反射率相关性分析
3.2.11 土壤Pb与光谱反射率相关性分析
3.3 土壤属性的共用光谱特征波段选取
3.3.1 SG光谱变换的共用光谱特征波段
3.3.2 LOG光谱变换的共用光谱特征波段
3.3.3 MSC光谱变换的共用光谱特征波段
3.3.4 FD光谱变换的共用光谱特征波段
3.3.5 SD光谱变换的共用光谱特征波段
3.3.6 CR光谱变换的共用光谱特征波段
3.4 本章小结
4 新郑市高标准建设区域土壤属性反演模型的构建
4.1 高光谱反演模型及检验方法
4.1.1 样本集划分方法
4.1.2 高光谱反演建模方法
4.1.3 反演模型精度检验方法
4.2 基于偏最小二乘法的土壤属性定量反演
4.2.1 土壤PH的偏最小二乘法定量反演模型
4.2.2 土壤有机质的偏最小二乘法定量反演模型
4.2.3 土壤碱解氮的偏最小二乘法定量反演模型
4.2.4 土壤速效磷的偏最小二乘法定量反演模型
4.2.5 土壤速效钾的偏最小二乘法定量反演模型
4.2.6 土壤Fe的偏最小二乘法定量反演模型
4.2.7 土壤Cr的偏最小二乘法定量反演模型
4.2.8 土壤Cd的偏最小二乘法定量反演模型
4.2.9 土壤Zn的偏最小二乘法定量反演模型
4.2.10 土壤Cu的偏最小二乘法定量反演模型
4.2.11 土壤Pb的偏最小二乘法定量反演模型
4.3 基于面板数据模型的土壤属性综合定量反演
4.3.1 SG光谱变换的土壤属性面板数据模型
4.3.2 LOG光谱变换的土壤属性面板数据模型
4.3.3 MSC光谱变换的土壤属性面板数据模型
4.3.4 FD光谱变换的土壤属性面板数据模型
4.3.5 SD光谱变换的土壤属性面板数据模型
4.3.6 CR光谱变换的土壤属性面板数据模型
4.4 模型对比分析
4.5 本章小结
5 新郑市高标准基本农田建设区域优选
5.1 新郑市高标准基本农田建设标准研究
5.2 新郑市高标准基本农田建设区域土壤属性插值
5.2.1 经验贝叶斯克里格插值法
5.2.2 土壤属性的空间分布及分级
5.3 土壤属性的综合评价模型
5.3.1 构建土壤属性的隶属函数
5.3.2 土壤属性综合评价模型构建
5.4 新郑市高标准基本农田建设区域分区
5.5 对策建议
5.6 本章小结
6 结论
6.1 主要结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
本文编号：4010494
【文章页数】：178 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 高标准基本农田相关理论
1.2.2 高光谱遥感技术及其在土壤中的应用研究
1.2.3 高光谱遥感技术在高标准基本农田中的应用前景
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
1.3.3 研究技术路线
1.4 本章小结
2 数据的获取及处理
2.1 研究区概况
2.2 土样的野外采集
2.3 土样光谱室内测定
2.4 土壤属性统计特征分析
2.4.1 新郑市土壤属性统计特征分析
2.4.2 土壤属性间的相关性
2.5 土壤属性的光谱反射特征
2.6 光谱预处理
2.6.1 去阶跃处理
2.6.2 光谱平滑
2.6.3 光谱变换
2.7 本章小结
3 土壤光谱特征波段选取
3.1 光谱特征波段选取方法
3.1.1 相关分析
3.1.2 模糊聚类最大树法
3.2 土壤属性与光谱反射率相关性分析
3.2.1 土壤PH与光谱反射率相关性分析
3.2.2 土壤有机质与光谱反射率相关性分析
3.2.3 土壤碱解氮与光谱反射率相关性分析
3.2.4 土壤速效磷与光谱反射率相关性分析
3.2.5 土壤速效钾与光谱反射率相关性分析
3.2.6 土壤Fe与光谱反射率相关性分析
3.2.7 土壤Cr与光谱反射率相关性分析
3.2.8 土壤Cd与光谱反射率相关性分析
3.2.9 土壤Zn与光谱反射率相关性分析
3.2.10 土壤Cu与光谱反射率相关性分析
3.2.11 土壤Pb与光谱反射率相关性分析
3.3 土壤属性的共用光谱特征波段选取
3.3.1 SG光谱变换的共用光谱特征波段
3.3.2 LOG光谱变换的共用光谱特征波段
3.3.3 MSC光谱变换的共用光谱特征波段
3.3.4 FD光谱变换的共用光谱特征波段
3.3.5 SD光谱变换的共用光谱特征波段
3.3.6 CR光谱变换的共用光谱特征波段
3.4 本章小结
4 新郑市高标准建设区域土壤属性反演模型的构建
4.1 高光谱反演模型及检验方法
4.1.1 样本集划分方法
4.1.2 高光谱反演建模方法
4.1.3 反演模型精度检验方法
4.2 基于偏最小二乘法的土壤属性定量反演
4.2.1 土壤PH的偏最小二乘法定量反演模型
4.2.2 土壤有机质的偏最小二乘法定量反演模型
4.2.3 土壤碱解氮的偏最小二乘法定量反演模型
4.2.4 土壤速效磷的偏最小二乘法定量反演模型
4.2.5 土壤速效钾的偏最小二乘法定量反演模型
4.2.6 土壤Fe的偏最小二乘法定量反演模型
4.2.7 土壤Cr的偏最小二乘法定量反演模型
4.2.8 土壤Cd的偏最小二乘法定量反演模型
4.2.9 土壤Zn的偏最小二乘法定量反演模型
4.2.10 土壤Cu的偏最小二乘法定量反演模型
4.2.11 土壤Pb的偏最小二乘法定量反演模型
4.3 基于面板数据模型的土壤属性综合定量反演
4.3.1 SG光谱变换的土壤属性面板数据模型
4.3.2 LOG光谱变换的土壤属性面板数据模型
4.3.3 MSC光谱变换的土壤属性面板数据模型
4.3.4 FD光谱变换的土壤属性面板数据模型
4.3.5 SD光谱变换的土壤属性面板数据模型
4.3.6 CR光谱变换的土壤属性面板数据模型
4.4 模型对比分析
4.5 本章小结
5 新郑市高标准基本农田建设区域优选
5.1 新郑市高标准基本农田建设标准研究
5.2 新郑市高标准基本农田建设区域土壤属性插值
5.2.1 经验贝叶斯克里格插值法
5.2.2 土壤属性的空间分布及分级
5.3 土壤属性的综合评价模型
5.3.1 构建土壤属性的隶属函数
5.3.2 土壤属性综合评价模型构建
5.4 新郑市高标准基本农田建设区域分区
5.5 对策建议
5.6 本章小结
6 结论
6.1 主要结论
6.2 创新点
6.3 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
本文编号：4010494
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