土壤鹽漬化光譜響應特征及反演模型研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、研究修復過程中鹽漬化土壤的光譜特性是利用遙感技術在區(qū)域尺度上進行鹽漬化土壤修復過程監(jiān)測和修復效果評價的工作基礎。本研究跟蹤修復山東東營鹽漬化土壤的實驗過程,通過對微生物修復土壤過程不同階段,土壤鹽分(Soil salt content,SSC)及可溶性鹽離子Na+、Cl-含量的分析測試,結(jié)合同步的光譜測量,半定量地分析微生物修復過程中鹽漬化土壤主導鹽分離子的光譜響應特征,進而建立以最佳波段為自變量的SSC及離子含量反演模型,為促進土壤鹽

2、漬化修復的實時、快速監(jiān)測提供科學依據(jù)和方法。本研究得到如下結(jié)論:
 ?。?)土壤粒徑變化對紅外波段的平均反射率影響較大??梢姽?、全波段平均反射率均在土壤粒徑<0.25 nm時,呈現(xiàn)出更明顯的增長趨勢,而紅外波段則在土壤粒徑<0.15 mm時,增長趨勢更為明顯。在可見光波段、紅外波段以及全波段,平均反射率最大變化幅度分別出現(xiàn)在粒徑從0.25 mm降到0.15 mm時、從0.15 mm降到0.05 mm時和從0.25 mm降到0.15

3、 mm時,分別達到了7.23%、7.24%和4.27%。土壤粒徑與土壤全波段光譜反射率呈負相關關系,規(guī)律性較強。微分變換能增強個別波段相關性。
 ?。?)不同粒徑的處理并沒有改變土壤的光譜曲線特征,經(jīng)過不同粒徑處理的土壤其光譜的4個特征吸收峰完全一致。450 nm、490 nm處的吸收峰值隨土壤粒徑的減小呈多項式變化,此處吸收深度的變化是由土壤機械組成(也稱作土壤質(zhì)地)引起。不同類型的土壤,其粒徑變化與土壤光譜反射率具有基本相同的

4、變化規(guī)律,隨著土壤粒徑的減小,土壤光譜反射率均呈冪函數(shù)增長。
 ?。?)整個鹽漬化土壤的修復過程中,修復時間、18個不同修復處理之間,以及處理和時間交互作用間鹽分因子含量及其光譜反射率都存在顯著性差異,修復對于鹽漬土的改善具有較好的效果。土壤全波段光譜反射率對鹽漬土主導鹽分和鹽離子SSC、Cl-、Na+含量變化具有很好的指示作用,SSC與平均反射率的下降幅度幾近一致,Cl-含量下降趨勢與反射率下降趨勢完全一致。SSC及鹽分離子含量

5、與光譜反射率呈正相關在近紅外波段尤為顯著。
 ?。?)利用逐步縮小采樣間隔的方法,進行逐步分析然后再結(jié)合相關系數(shù)和決定系數(shù)兩個判斷指標所獲取的敏感波段,從數(shù)目、波段的寬窄以及精確度上明顯優(yōu)于以往方法。具體表現(xiàn)為:SSC的敏感波段為1370~1445nm和1447~1608nm,Cl-和Na+的敏感波段分別為1336~1461nm和1471~1561nm。以相應最佳波段內(nèi)的平均反射率為自變量的線性模型均能較好的反演SSC、Cl-、N

6、a+含量,其中R2最高值達到了0.95,RMSEC、RMSEP最大值分別為1.076、0.591。對于新的顯著變量篩選方法 Lasso算法的引入,并沒有取得優(yōu)于其他方法的效果,但為今后的進一步研究提供了新的思路。
 ?。?)基于微生物修復鹽漬化土壤的實驗研究,為定量半定量地研究土壤主導鹽分因子光譜響應特征及其敏感性提供了堅實的基礎;調(diào)整光譜采樣間隔分析光譜最佳響應波段方法的應用,是建立有效的不同鹽分(離子)含量和光譜反演模型的重要

7、支撐。所建模型的高精度一方面證明了鹽分(離子)光譜響應最佳波段的精確,另一方面也證明了本文方法的可行性。
 ?。?)在對鹽漬土光譜數(shù)據(jù)分析和光譜特性研究的基礎上,以采樣定理為主要原理方法,定量的確定了光譜曲線遙感反演構(gòu)建的采樣間隔。該采樣間隔既能保證光譜信息的完全保留又能盡可能的降低光譜數(shù)據(jù)的冗余,進一步的可以應用該方法至區(qū)分各類地物的波譜曲線。在對 ENVI軟件的波譜工具研究的基礎上,借助軟件建立了小型的鹽漬土光譜數(shù)據(jù)庫,為更精

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