基于高光譜的宣城第四紀紅土剖面游離鐵分布預(yù)測模型研究.pdf

1、土壤是成土母質(zhì)在某一特定條件下，經(jīng)過多種理化作用的持續(xù)影響下形成的。在這一過程中，母質(zhì)與成土環(huán)境發(fā)生了物質(zhì)、能量的交換，逐漸形成層次分明的土壤剖面。第四紀紅土是我國熱帶、亞熱帶地區(qū)季風(fēng)氣候下的產(chǎn)物，其蘊藏了很多古土壤的特征，體現(xiàn)了諸多古氣候變化的信息。紅土中富含鐵、鋁、碳、氮、磷、氧等土壤主體元素。在土壤化學(xué)風(fēng)化強度的指標中，游離鐵作為其中重要一環(huán)，它直觀顯示著鐵硅酸礦物在化學(xué)風(fēng)化過程中鐵的比例。因而研究土壤中游離鐵分布特征及其含量具有

2、重要意義。近年來，高光譜技術(shù)在土壤屬性定量分析中獲得了快速的發(fā)展，其快速、便捷、準確的預(yù)測能力使得運用土壤高光譜預(yù)測土壤屬性信息受到了廣泛的關(guān)注。近些年來，伴隨著精準農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，對各類模型模擬的精度要求也逐步提高，這些都對土壤數(shù)據(jù)的時效性和準確性提出了更高的要求。土壤高光譜技術(shù)由于其所具有的快速，精準的特性，為土壤數(shù)據(jù)庫的建立提供了較好的支持和支撐。本文以高光譜技術(shù)為支撐，以宣城第四紀典型紅土剖面為對象，分析了剖面土壤高光譜特征，并

3、以剖面土壤游離鐵為例，建立了光譜預(yù)測模型。剖面土壤采集深度為0-550cm，自上而下每10cm取一個土樣，共采集了55個土樣。實驗室內(nèi)對土樣進行處理，測量土樣光譜及游離鐵含量，然后進行統(tǒng)計分析。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴同一剖面不同土壤發(fā)生層的光譜反射率曲線在可見光-近紅外波段（400-2300nm）范圍內(nèi)整體走勢大致相同，400-800nm波段內(nèi)反射率值迅速增加，呈現(xiàn)一個陡坡的形態(tài)，增長率在紅波段（630-690nm）達到高峰

4、；800nm之后光譜曲線變化比較平緩，呈平直型，最大反射率不超過50％。⑵對光譜數(shù)據(jù)進行了一階、二階、連續(xù)統(tǒng)去除等數(shù)據(jù)變換，增強了土壤光譜特征，凸顯了光譜曲線的反射峰和吸收谷，有利于光譜特征波段的選取。其中游離鐵含量與紅土光譜反射率在存在著很好的相關(guān)性，探究紅土光譜曲線特征，有利于對游離鐵含量的預(yù)測。⑶在多元逐步線性回歸模型中，經(jīng)過數(shù)學(xué)變換的模型精度有了明顯的提高，其中連續(xù)統(tǒng)去除和倒數(shù)的對數(shù)一階建模效果較好；基于全譜波段構(gòu)建的PLSR的