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粮食主产区耕地土壤重金属高光谱综合反演模型
引用本文:张秋霞,张合兵,张会娟,王新生,刘文锴.粮食主产区耕地土壤重金属高光谱综合反演模型[J].农业机械学报,2017,48(3):148-155.
作者姓名:张秋霞  张合兵  张会娟  王新生  刘文锴
作者单位:河南理工大学,河南理工大学,河南理工大学,河南科技学院,华北水利水电大学
基金项目:国土资源部公益性行业科研专项(201411022-2)
摘    要:粮食主产区的耕地土壤重金属污染已成为影响粮食安全和人居环境安全的突出问题。高光谱遥感技术为快速高效获取土壤重金属含量提供了新的途径,也为土壤总金属污染的监测和防治提供了技术保障。以河南省粮食主产区新郑市为研究对象,共采集191个耕地土壤样品,利用Rank-KS法划分为144个建模集样本和47个验证集样本;在室内利用ASD Field Spec 3型地物光谱仪获取土壤高光谱数据,对耕地土壤样品在400~2 400 nm的光谱反射率与Cr、Cd、Zn、Cu、Pb 5种重金属元素进行相关性分析,筛选出5种重金属均通过P=0.01显著性检验的共用高光谱特征波段作为反演模型的自变量;采用基于OLS的固定影响变系数面板数据模型,对新郑市144个建模集样本的5种土壤重金属面板数据构建高光谱综合反演模型。结果表明:面板数据模型整体显著,拟合优度较高(R~2=0.993 7,F统计量为1 365.94)。模型精度检验Cu的相对分析误差为2.046,Pb的相对分析误差为3.432,都具有较好的预测精度;Cr、Cd、Zn的相对分析误差在1.4~1.8之间,具有一般的定量预测能力。面板数据模型通过一次建模综合反演多种土壤重金属,计算简便、速度快,可以用于新郑市耕地土壤重金属的高光谱快速监测。

关 键 词:耕地  土壤重金属  粮食主产区  高光谱  综合反演模型  面板数据模型
收稿时间:2016/12/11 0:00:00

Hybrid Inversion Model of Heavy Metals with Hyperspectral Reflectance in Cultivated Soils of Main Grain Producing Areas
ZHANG Qiuxi,ZHANG Hebing,ZHANG Huijuan,WANG Xinsheng and LIU Wenkai.Hybrid Inversion Model of Heavy Metals with Hyperspectral Reflectance in Cultivated Soils of Main Grain Producing Areas[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Machinery,2017,48(3):148-155.
Authors:ZHANG Qiuxi  ZHANG Hebing  ZHANG Huijuan  WANG Xinsheng and LIU Wenkai
Institution:Henan Polytechnic University,Henan Polytechnic University,Henan Polytechnic University,Henan Institute of Science and Technology and North China University of Water Resources and Electric Power
Abstract:
Keywords:cultivated land  soil heavy metals  main grain producing areas  hyperspectral  hybrid inversion model  panel data model
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