部分植被覆蓋下的土壤鹽分高光譜遙感反演.pdf

1、土壤與生物的生存發(fā)展息息相關(guān)，是世界上最重要的資源之一。近年來(lái)由于人類活動(dòng)和自然環(huán)境變化的影響，土壤鹽漬化態(tài)勢(shì)日趨嚴(yán)峻，土壤鹽漬化已經(jīng)成為土壤退化的主要形式之一。鹽漬土是我國(guó)最主要的中低產(chǎn)土壤類型之一，其生產(chǎn)力水平受到土壤質(zhì)量狀況的制約。本文研究區(qū)黃河三角洲近海面積廣闊，隨著土壤鹽漬化程度日益加劇，鹽漬土面積不斷擴(kuò)增，制約了該地區(qū)農(nóng)林牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。本文研究黃河三角洲地區(qū)土壤鹽分的定量反演及其空間分布，為該區(qū)域土壤鹽漬化治理提供決策依

2、據(jù)。
　　本文基于野外和實(shí)驗(yàn)室測(cè)量的高光譜數(shù)據(jù)、Hyperion圖像數(shù)據(jù)以及實(shí)驗(yàn)室理化分析數(shù)據(jù)，圍繞鹽漬土光譜特征分析、基于偏最小二乘回歸(PLSR)建立土壤鹽分反演模型和混合像元分解展開(kāi)研究，最終實(shí)現(xiàn)了研究區(qū)（包含植被覆蓋區(qū)）的土壤鹽分反演制圖。本文的主要工作與結(jié)論如下:
　　(1)對(duì)鹽漬土光譜特征進(jìn)行分析。在光譜特征分析過(guò)程中著重探討野外光譜與實(shí)驗(yàn)室光譜的差異，提出了在本研究環(huán)境下野外光譜與實(shí)驗(yàn)室光譜在光譜反射率、連續(xù)統(tǒng)

3、去除變換以及這兩種光譜與土壤鹽分含量之間的相關(guān)關(guān)系的差異性，并以光板地為例討論了造成上述差異的原因。
　　(2)基于PLSR建立土壤鹽分反演模型。利用PLSR方法分別建立了基于63個(gè)波段的實(shí)驗(yàn)室光譜鹽分反演模型（均方根誤差RMS=0.627g/kg，決定系數(shù)R2=0.890）、基于143個(gè)波段的野外光譜鹽分反演模型（均方根誤差RMS=0.783g/kg，決定系數(shù)R2=0.766）和88個(gè)波段的野外光譜鹽分反演模型(均方根誤差RMS

4、=0.824g/kg，決定系數(shù)R2=0.741)，分別命名為模型Ⅰ、模型Ⅱ和模型Ⅲ，各模型均有較好的預(yù)測(cè)精度。
　　(3)基于圖像端元和野外端元進(jìn)行混合像元分解。通過(guò)端元光譜選擇、線性混合像元分解和波段運(yùn)算，去除其他地物光譜特別是植被光譜對(duì)土壤光譜的影響，獲得基于圖像端元和野外端元的殘余土壤光譜圖像，分別命名為IR和FR。
　　(4)研究區(qū)土壤鹽分反演制圖。將PLSR鹽分反演模型應(yīng)用到殘余土壤光譜圖像中，實(shí)現(xiàn)了研究區(qū)域（包含

5、植被覆蓋區(qū)）的土壤鹽分反演。通過(guò)對(duì)反演結(jié)果的分析和精度評(píng)定，結(jié)果表明FR-MODELⅡ和FR-MODELⅢ具有較好的反演精度，F(xiàn)R-MODELⅡ?qū)崪y(cè)值與反演值擬合的均方根誤差RMS為0.930g/kg，決定系數(shù)R2為0.700，F(xiàn)R-MODELⅢ實(shí)測(cè)值與反演值擬合的均方根誤差RMS為1.244g/kg，決定系數(shù)R2為0.594。
　　(5)進(jìn)一步優(yōu)化模型以提高土壤鹽分反演精度。將優(yōu)化模型Ⅳ應(yīng)用到基于野外端元的殘余土壤光譜圖，F(xiàn)R-