干旱区土壤含水量光谱特征分析与反演

[目的]建立土壤含水量遥感监测模型。[方法]选取陕西省横山县作为研究区,以野外原位光谱测量数据和实验室内测得的土壤含水量为基础,进行高光谱数据处理,分析土壤含水量的光谱特征;对实测土壤光谱反射率进行倒数、对数、均方根及其一阶导数微分等光谱变化换,计算高光谱指数,并与土壤样本含水量进行相关性分析,筛选对土壤含水量敏感的光谱特征波段,利用多元线性回归分析建立土壤含水量监测模型。[结果]随着土壤含水量的增加,土壤光谱反射率呈减小趋势。土壤含水量与光谱指数的特征波段呈良好的线性关系,所有模型均通过了0.01水平的显著性检验。模型精度验证表明,预测值与实测含水量相关系数较高,特别是反射率倒数一阶微分模型,在0.01显著性水平下,相关系数为0.886。[结论]该研究建立的土壤含水量遥感反演模型可行有效,通过了有效性检验,在一定程度上可以用来反演研究区土壤含水量。     

高光谱遥感技术在土壤研究应用中的进展

土壤反射光谱的特性和土壤物理性质之间的关系,为遥感技术在土壤中应用奠定了坚实的物理基础。此外,高光谱遥感技术的迅猛发展为快速、高效提取土壤信息提供了科学的技术手段。针对高光谱在土壤中的应用情况,首先对高光谱遥感的发展历程、特点以及优势进行总结阐述,然后分别总结高光谱遥感在土壤有机质、含水量、重金属及土壤质地等方面中的应用现状,并对其研究方法进行总结分析,最后探讨高光谱遥感技术在土壤研究应用中在研究方法和时间、空间尺度上的不足以及今后高光谱遥感在土壤研究中的发展方向。     

灰漠土土壤全氮含量的高光谱特征分析及估测

【目的】研究传统土壤全氮含量测定方法,解决复杂、耗时、耗力等问题。【方法】以新疆干旱区灰漠土为研究对象,运用经典统计学和光谱学相结合的方法,研究灰漠土土壤全氮含量的光谱反射特性,通过对原始光谱的数据变换和相关性分析,构建了土壤全氮含量的高光谱估测模型,并对模型进行对比和验证。【结果】土壤中全氮含量不同光谱反射特性趋势相近,土壤的光谱反射率在780、1 800和2 140 nm波长附近出现波峰,在1 910 nm附近有明显的波谷,土壤全氮含量与原始光谱反射率相关性较差。通过一阶微分处理后的光谱数据与全氮含量的相关性显著优于原始光谱和二阶微分处理,最大相关系数为0.819,达到极显著相关;利用一阶微分变换从中提取特征波段667和1 414 nm,建立土壤全氮含量的估测模型:Y=2 698.048 X667-1062.149 X1414-0.015,R2为0.75,对估测模型进行验证发现,R2为0.80,当全氮含量过大或过小时,模型估测偏差相对较大,总体预测精度较高。【结论】高光谱分析技术对土壤全氮含量的预测具有一定的意义,利用估测模型可以快速鉴定土壤全氮含量。     

不同种植模式下土壤含水量变化特征分析

本文利用2005—2015年新河县张神首土壤墒情监测站的监测资料,分析水浇地作物与水浇地白地土壤含水量,掌握不同种植条件下土壤含水量的变化规律。结果表明,3月1日至4月21日,水浇地作物土壤含水量>水浇地白地土壤含水量;5月1日至6月21日,水浇地作物土壤含水量<水浇地白地土壤含水量;9月1日至11月21日,水浇地作物土壤含水量>水浇地白地土壤含水量。农作物灌溉期间,应考虑作物生长需水量进行适时灌溉,充分利用土壤含水量,以达到节水的目的。     

土壤反射光谱特性的研究

土壤反射光谱特性是土壤遥感的基础资料。为此,我们对吉林省主要土壤的反射光谱特性及其影响因素进行了测定。分析结果表明,各因素都对土壤反射光谱特性产生显著影响,而彼此是密切相关的,这就使不同土壤类型有其自己的反射光谱特性,为研究土壤本身的性状和图象解译提供了依据。     

农田不同粒级土壤含水量光谱特征及定量预测

【目的】土壤含水量是土壤属性的关键参数。摸清不同机械组成条件下土壤水分的光谱变化并实现土壤含水量的定量预测,为农田水分的快速监测及土壤其他属性的定量获取提供依据。【方法】通过人为控制获得不同粒级和不同含水量的土壤样品,确定室内土壤光谱测定的几何条件,采集不同土样的光谱特征并进行比较,按粒径等级利用最小二乘法（PLSR）建立农田土壤含水量的光谱定量预测模型。【结果】土壤光谱反射率总体趋势是随含水量增加而降低,其差异随着波长的增加和含水量的降低而增加,在1 400 nm和1 900 nm的水分敏感波段随含水量增加光谱吸收深度也增加。但当含水量大于40%时,通过孔径为0.15 mm 筛子的土壤样品（处理D-1）,在350-1 240 nm光谱反射率随含水量增加而升高,而1 240 nm以后随含水量增加而降低。相对于将所有样本数据混合建立模型,分粒级建立的模型在细颗粒土壤中预测效果得到了明显改善,并且样品越细模型在预测效果和稳定性也越好：最优模型均方根误差RMSE=4.13%,决定系数R2=0.90。同时,数据归一化处理后所建立的模型在一定程度上降低了噪声的影响,从而在预测效果和稳定性上也有所改善。【结论】土壤光谱随含水量的变化而变化,但并不都表现随含水量增加光谱反射率降低的特点,当含水量大于40%时,细颗粒土壤样本表现为在350-1 240 nm波段光谱反射率随含水量增加而升高;土壤含水量预测模型的精度和稳定性随着土壤粒径变小、样本量增大以及光谱数据归一化预处理而得到改善。     

土壤含水量、容重、光谱反射率之间相伴变化关系研究

[目的]研究土壤含水量变化对容重变化的定量化影响及其与光谱反射率的关系,构建相关模型,为近红外线光谱连续准确监测土壤含水量提供科学依据。[方法]以湖北省黄棕壤、水稻土、潮土为供试土壤,用环刀采样,在土壤脱水干燥过程中,用微型光纤光谱反射仪等连续同步测定土壤质量含水量、容重、土壤体积含水量和光谱反射率的变化。[结果]探讨了土壤含水量～容重变化的关系及相关模型,构建了反映土壤容重变化的土壤体积含水量与土壤光谱反射率的指数关系模型。[结论]所建模型拟合效果好,物理意义明确,形式简单,变量关系清晰。     

土壤含水量测定方法研究进展

土壤含水量是土壤学和农业节水技术研究的重要领域和热门课题,通过分析相关文献,将土壤水分测定方法从研究手段和范围(尺度)上划分为三大类:取样—定位测量法、遥感监测法、模型模拟法。经过对已发表土壤水分测定方法相关文献的统计调查和检索,依据文献数量、文献引用率和关键词频度,得出取样—定位测定法是当前土壤水分的主要测定方法,遥感监测法是未来土壤水分测定方法的发展趋势和方向,模型模拟法具有理论探索和研究的价值。     

从植被高光谱遥感到土壤重金属污染诊断的研究进展

随着遥感技术的迅速发展,高光谱遥感由于其对微量元素的探测能力强,为诊断土壤重金属污染提供了可靠的基础数据。综述了国内外对高光谱监测植被/土壤重金属的研究现状,探讨了从植被高光谱到土壤重金属诊断的局限性,并对其进行了展望。     

干旱区典型盐碱土反射光谱特征分析

地物光谱特征是遥感机理的重要内容,也是遥感应用研究的重要依据.盐碱土的反射光谱特性反映了盐碱土的理化特征.以干旱区3种典型的盐碱土为研究对象,测量了不同含盐量和含水率的土壤反射率光谱,并分析了其光谱特征.结果表明,3种盐碱土的光谱反射率在干燥状态下有明显的高低规律.经过去包络线处理后,3种盐碱土在干燥状态下具有明显不同的光谱特征,且在干湿两种状态下,两个水分吸收谷处的吸收深度的深浅均具有明显的深浅差异.根据这些特征可以将3种类型的盐碱土区分出来.研究结果可为今后进一步研究盐碱化土壤参数反演和分类,以及盐碱土监测等遥感应用服务.     

不同施氮水平辣椒地上部全氮含量与冠层光谱反射率的相关性

为了给辣椒精准施肥及其高产、优质、高效生产提供依据,分析了2个辣椒品种在不同施氮水平下地上部分的全氮含量及其与冠层光谱反射率和叶绿素含量（SPAD）之间的相关性。结果表明：植株全氮含量在适量施氮处理下达最大值,随着施氮量的增加,叶片全氮含量与叶片 SPAD 呈极显著相关且相关性减小;冠层光谱反射率在760～1350 nm 能较准确地反映地上部分全氮含量和叶片全氮含量,说明通过光谱测定能及时监测辣椒的氮素状况,这为利用作物全氮含量计算施氮量提供了廉价、快速、实时的作物含氮量信息。     

干旱区盐渍地土壤含水量分布及其光谱特征研究

[目的]为科学和合理种植作物以及提高作物产量提供参考数据。[方法]采集研究区48个点的盐渍地土壤,测得土壤含水量数据,并且在自然光源和人工光源条件下采集土壤光谱反射率数据,对反盐期不同深度土壤的含水量进行统计分析,研究土壤烘干前和烘干后的光谱反射率,对自然光源的土壤光谱反射率进行一阶、二阶、三阶、四阶、五阶和六阶导数微分处理,剖析人工光源的土壤光谱反射率数据、自然光源的光谱反射率、导数微分变换后的光谱反射率数据与土壤含水量之间的相关分析,进行一元一次、一元二次、指数、二元逐步回归、偏最小二乘回归(PLSR)函数的拟合,并用总均方根误差(RMSE)以及显著性水平验证拟合函数的精度。[结果]表层土壤(0~10 cm)的含水量明显低于10~30 cm深度的土壤含水量,且表层土壤含水量由于土壤盐渍化程度的不同而存在差异,绿洲内部和外围的土壤含水量也存在明显差异;干燥土壤的光谱反射率曲线比湿润土壤更高;人工光源、自然光源获取的土壤光谱反射率数据与土壤含水量之间呈负相关关系,人工光源的相关性比自然光源的相关性略高;自然光源获取的光谱反射率经过导数微分形式的变换后与土壤含水量之间的相关性得到很好的提高;人工光源的最佳拟合方程为一元二次方程Y=266.4X21680+35.2X1680+1.9,RMSE为0.33,显著性水平P0.01;自然光源的最佳拟合方程为偏最小二乘方法的光谱反射率的四阶形式,RMSE为0.89,显著性水平P0.01。[结论]该研究能够为干旱区土壤含水量和光谱特征的关系的研究提供数据支撑,奠定高光谱技术在干旱区的应用基础。     

利用反射光谱信息提取叶片水分含量的方法比较

实验采集了21个样区10余种类型植被的叶片信息,其中包括52组反射光谱数据(350 nm~2 500 nm),对应的叶片含水量(相对含水量FMC和等效水厚度EWT)。分析了叶片反射率与含水量之间的相关关系。实验结果表明EWT与叶片反射率之间存在较好的线性相关关系,而FMC与叶片反射率相关关系较差。通过选取不同光谱波段构造多个光谱指数,研究光谱指数与叶片含水量的相关关系,发现构造指数方法优于普通的光谱回归分析,其中,Ratio975和Ratio1 200效果最好。同时在利用光谱指数反演叶片含水量时,对于EWT仍存在较高的反演精度。     

土壤含水率与光谱反射率的灰色关联分析

鉴于采用遥感技术监测土壤含水率可行性,利用实际测量的数据,通过灰色关联分析的方法确定了可见光范围监测土壤含水率的敏感波段,为大面积监测土壤含水率提供理论支持。     

干旱区典型盐碱土反射光谱特征分析(英文)

地物光谱特征是遥感机理的重要内容,也是遥感应用研究的重要依据。盐碱土的反射光谱特性反映了盐碱土的理化特征。以干旱区3种典型的盐碱土为研究对象,测量了不同含盐量和含水率的土壤反射率光谱,并分析了其光谱特征。结果表明,3种盐碱土的光谱反射率在干燥状态下有明显的高低规律。经过去包络线处理后,3种盐碱土在干燥状态下具有明显不同的光谱特征,且在干湿两种状态下,两个水分吸收谷处的吸收深度的深浅均具有明显的深浅差异。根据这些特征可以将3种类型的盐碱土区分出来。研究结果可为今后进一步研究盐碱化土壤参数反演和分类,以及盐碱土监测等遥感应用服务。     

鸡蛋光反射特性及其与新鲜度的关系

为了寻找鸡蛋光反射特性及其新鲜度的变化关系,选取不同新鲜程度的白壳和褐壳鸡蛋,用光谱仪分别采集带壳蛋和去壳液态整蛋的光谱反射曲线,检测时应鸡蛋的新鲜度指标值(哈夫单位),通过对不同鸡蛋组织特征的光谱反射特性分析,获取对鸡蛋壳色、新鲜度敏感的光谱波段与特征波长.结果表明:带壳鸡蛋的反射率与其壳色有关,不同壳色鸡蛋的光反射率差异明湿;去壳液态整蛋的反射率与其新鲜度有关,不同新鲜度的液态整蛋的光反射特性差异明显;带壳鸡蛋在比较新鲜时光反射率最大.