基于高光譜技術(shù)的黃河三角洲鹽堿土水鹽含量估測研究.pdf

1、濱海鹽堿地是我國寶貴的土地資源，鹽堿土是黃河三角洲主要的土壤類型，由于海拔低、潛水位及礦化度高、蒸發(fā)量大及海水侵蝕的影響，土壤鹽漬化嚴(yán)重，成了制約區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素。因此，及時(shí)、精確、動態(tài)地獲取鹽漬土水、鹽信息，對于治理鹽漬土，防止其進(jìn)一步退化，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有至關(guān)重要的意義。
　　 以黃河三角洲地區(qū)東營市墾利縣為研究區(qū)，在獲取鹽堿土高光譜數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，著重研究了鹽堿土水分與鹽分含量不同引起的光譜特征變化規(guī)律，分析了鹽

2、堿土光譜與鹽堿土水、鹽的含量之間的關(guān)系;利用光譜微分方法、去包絡(luò)線法及相關(guān)分析等提取了敏感波段，建立了光譜特征參數(shù);通過多元線性回歸分析和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法，分別構(gòu)建了鹽堿土水、鹽含量的高光譜定量關(guān)系模型，并經(jīng)過對比分析和精度驗(yàn)證，選定了最優(yōu)估測模型。主要結(jié)論如下:
　　 (1)明確了不同水、鹽含量的鹽堿土光譜特征
　　 在波長350 nm-2500 nm間，不同含水量和含鹽量的鹽堿土光譜反射率曲線的形態(tài)和變化規(guī)律總體上

3、是一致的，且隨著鹽堿土含水量和含鹽量的增加而降低，降低的程度隨著波長的增加差異明顯逐漸增大，尤其是在紅外波段區(qū)域比較明顯。
　　 (2)建立了鹽堿土水分含量的高光譜估測模型
　　 對鹽堿土光譜反射率倒數(shù)的對數(shù)的一階微分變換后，篩選的敏感波長為552 nm、862n m、1201 nm、1430nm、2029 nm、2218 nm;運(yùn)用多元線性回歸分析和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法建立模型，模型經(jīng)過精度驗(yàn)證，確定最佳估測模型為6-5-

4、1結(jié)構(gòu)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，其決定系數(shù)R2=0.9586，均方根誤差RMSE=0.886，表明該模型估測精度較高，可用于該地區(qū)的鹽堿土水分含量估測。
　　 (3)建立了鹽堿土鹽分含量的高光譜估測模型
　　 在分析鹽堿土鹽分含量光譜特征時(shí)，運(yùn)用倒數(shù)的對數(shù)的一階微分處理和去包絡(luò)線法處理，選擇的敏感波段略有偏差。對鹽堿土光譜反射率倒數(shù)的對數(shù)的一階微分處理后選擇的敏感波段是500 nm-520 nm、550 nm-580 nm、9

5、86 nm-1000 nm、1235 nm-1245 nm、1490 nm-1510 nm、2000 nm-2030 nm;在對鹽堿土光譜反射率去包絡(luò)線處理后選擇的敏感波段是490 n m-510 nm、825 nm-855 nm、1280 nm-1300 nm、1450 nm-1480 nm、1690 nm-1720nm、1970 nm-2000 nm、2230 nm-2250 nm。以敏感波段的均值為自變量，運(yùn)用多元線性回歸分析和B