光谱数据变换对土壤氮素诊断精度的影响研究

发布时间：2017-03-24 10:11

  本文关键词：光谱数据变换对土壤氮素诊断精度的影响研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：光谱数据变换对于消除背景和噪音影响、提取光谱特征有着重要的作用,也是光谱数据分析过程中重要的步骤和程序。为了研究土壤光谱数据变换对于土壤氮素的快速诊断精度的影响和探索实现土壤氮素快速诊断的最佳光谱变换方法,本研究在对132样本数据进行土壤氮素和土壤光谱测定的基础上,充分基于前人的研究结果和数学算法,对原始光谱数据进行15种光谱变换,通过比较不同变换光谱与土壤氮素的相关性及各土壤变换方式条件下土壤氮素的诊断模型,综合评定出快速诊断土壤氮素的最佳土壤光谱数据变换方法。结果表明：(1)变换算法T5、T6、T7、T8、T9、T10、T11、T12和T15的变换光谱明显提高了与土壤氮素相关性,其中变换算法T8、T11、T12的变换光谱与土壤氮素的相关性部分可以达到0.4附近。(2)兼顾土壤氮素的PLSR模型精确度和复杂度两方面考虑,利用T2、T4、T6、 T7、T8、T10、T11、T12、T13、T14和T15的数学变换方式对原始光谱数据变换后,可以提高土壤氮素的诊断精度和优化监测模型。其中,T8和T11两种数学变换算法条件下的监测模型不但有较高的预测精确度,而且模型中引入的最优因子变量个数也较少。(3)由土壤氮素与变换光谱的相关性分析结果可以发现,较高的相关性则可以导致较少的因子变量进入PLSR土壤氮素的监测模型中,比如光谱变换方式T5、T6、T7、 T8、T10、T11、T12和T15。(4)本研究推荐利用T8进行土壤光谱数据的变换,以提高土壤氮素的快速诊断,当然,其它光谱数据变换方式：T6、T7、T11、T12也是一种可以考虑的光谱数据变换方法。研究结果可为利用光谱遥感技术进行土壤诊断时提供一定的技术指导和理论参考。
【关键词】：光谱变换 土壤氮素 诊断 精度 偏最小二乘法
【学位授予单位】：山西农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S153.6
【目录】：

• 摘要4-5
• 1. 前言5-13
• 1.1 研究背景5-6
• 1.2 高光谱遥感简介6-8
• 1.2.1 高光谱遥感基本概念6
• 1.2.2 高光谱的技术的发展6-7
• 1.2.3 高光谱遥感的基本原理7
• 1.2.4 高光谱信息的特性7-8
• 1.3 土壤与土壤光谱8-9
• 1.3.1 土壤监测的重要性8-9
• 1.3.2 土壤氮含量快速监测的重要性9
• 1.4 高光谱遥感监测土壤的研究进展9-13
• 2. 材料与方法13-15
• 2.1 土壤样本采集13
• 2.2 土壤氮素的测定13
• 2.3 土壤光谱的测定13
• 2.4 土壤光谱数据的变换模型13-14
• 2.5 偏最小二乘法(PLSR)14
• 2.6 验证参数14-15
• 2.7 数据分析及使用软件15
• 3. 结果与分析15-24
• 3.1 土壤氮素的描述性统计分析15-16
• 3.2 土壤光谱特征分析16-17
• 3.3 光谱数据变换后的光谱反射率17-18
• 3.4 土壤氮素与变换光谱的相关性分析18-19
• 3.5 土壤氮素的光谱监测模型19-21
• 3.6 土壤氮素光谱监测模型验证21-24
• 4 结论与讨论24-26
• 参考文献26-32
• Abstract32-34
• 致谢34

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