博斯腾湖湖滨绿洲土壤表层含盐量高光谱估算模型

以博斯腾湖湖滨绿洲为研究区,对土壤高光谱反射率R进行数学光谱变换,并计算其差值型、比值型、归一化型3种盐分指数,通过显著性检验优选特征波段,结合土壤表层盐分实验数据,构建基于地理加权回归模型的土壤表层盐分含量估算模型。研究结果表明:1)土壤表层盐分含量平均值为7.535 g·kg^-1,其光谱变换建模选取的特征波段集中在466~482、1669~1728、1979~2371 nm,其中对数倒数的一阶微分(1/lg R)′相关性较好,相关系数绝对值为0.672;2)构建3种盐分指数优选的特征波段集中在1700~1728、1992~2014、2375~2405 nm,建立的模型决定系数均大于0.870,光谱反射率R的决定系数仅为0.621;3)差值型盐分指数优选特征波段建立的地理加权回归模型为最优模型,建模集与检验集的决定系数R2分别为0.934和0.915,RMSE分别为1.186和0.917。     

基于高光谱特征参数优选的土壤盐分含量建模及其验证

目的 研究不同维度光谱变换下土壤盐分反演模型及其验证。方法 以博斯腾湖西岸湖滨绿洲为研究区,面向ASD高光谱数据,利用17种一维数学变换光谱和3种二维变换光谱指数,分别与实测土壤盐分进行相关分析,得到0.01显著性检验水平下初步优选的光谱特征参数,基于VIP准则选入最佳自变量实现PLSR模型构建,进行精度验证。结果 研究区干季土壤平均反射率随含盐量的增加而高于湿季土壤平均反射率,尤其体现在590、800、1 810、2 150 nm处;17种一维单波段光谱变换中,对数倒数的一阶微分(1/lgR)变换与土壤盐分含量相关性最好,峰值敏感波段为1 083 nm,相关系数绝对值|r|最高达0.63;3种二维两波段光谱变换中,归一化光谱指数NDSI(R_{1 780},R_{1 742})与土壤盐分含量相关性最好,相关分析决定系数R ²最大值为0.57;基于特征归一化光谱指数结合VIP准则进行自变量筛选的PLSR估算模型效果最佳,土壤盐分建模集和验证集的决定系数 {R_{\mathrm{V}}}^2 达0.77,均方根误差RMSEV为0.64 g/kg,相对分析误差RPD为2.11。 结论 利用归一化光谱指数NDSI建立PLSR高光谱模型可有效地对研究区土壤盐分进行定量估算。     

2001—2014年博斯腾湖流域地表温度时空分异特征及归因

以3S技术为支持，在MODIS地表温度产品精度验证的基础上，采用空间分析、统计和趋势分析法，探讨了博斯腾湖流域2001—2014年不同土地利用类型下地表温度的差异性变化特征，辨析了地表温度的时空分异特征及归因。结果表明：(1) MODIS LST产品在博斯腾湖流域的精度（平均R²=0.96）总体上满足要求，可用于地表温度的时空分布研究。(2) 流域内平均地表温度的年际波动较大，以2002、2007年和2013年尤为突出，分别超出多年平均值0.45℃、0.59℃和0.29℃；年内地表温度呈单峰型分布，季节性变化明显，地表温度高值主要集中在3—8月，最高值出现在7月。(3) 地表温度空间格局呈东南高于西北的变化趋势，尤其在植被覆盖度低的区域地表温度较大；土地利用覆被类型影响着地表温度的时空分布状况，各种土地覆盖类型的年均地表温度排序依次为沙漠>裸土>旱地>稀疏草地>湖泊>草原>草本沼泽>草甸。(4) 博斯腾湖流域地表温度变化趋势呈严重减少、轻微减少、基本不变、轻微增加和显著增加的区域面积分别占5%、13%、39%、36%和7%，以基本不变和轻微增加为主。地表温度的时空变化不仅受大尺度气候变化的影响，还主要受土地类型性质等差异的影响，二者共同作用构成了不同地理区域及景观的温度场格局，绿色植被对区域地表温度的时空分布具有重要的调节作用。