基于高光譜數(shù)據(jù)的濱湖土壤組分信息反演建模及優(yōu)化
發(fā)布時(shí)間:2022-01-12 21:49
高光譜遙感是當(dāng)前定量遙感發(fā)展的重要方向,土壤遙感是遙感應(yīng)用研究的熱點(diǎn)之一。目前,精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)施肥和重金屬污染監(jiān)測(cè)已成為解決人地矛盾、確保糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基本前提?焖贉y(cè)定土壤組分含量,尤其是快速準(zhǔn)確獲取土壤中主要養(yǎng)分及重金屬含量,已成為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展和土壤環(huán)境監(jiān)控的必需。因此,應(yīng)用高光譜技術(shù)獲取土壤組分信息已成為研究的熱點(diǎn)方向。本研究以位于江漢平原的湖北省洪湖市為研究區(qū),以湖區(qū)農(nóng)用地土壤為研究對(duì)象,針對(duì)土壤光譜全波段參與PLSR建模中的缺陷,以及外部因素(水分含量)的干擾,分別采用CARS特征波段選擇方法和GLSW濾波算法對(duì)已有模型進(jìn)行優(yōu)化,并有效的解決了上述問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上,對(duì)研究區(qū)土壤各組分含量的空間分布特征進(jìn)行了分析。研究過(guò)程主要分為研究區(qū)數(shù)據(jù)獲取及數(shù)據(jù)特征分析、土壤組分含量高光譜反演建模、反演模型的優(yōu)化、土壤組分含量的分布特征分析四個(gè)部分。研究所取得的主要結(jié)論如下:(1)分析得到了研究區(qū)內(nèi)土壤組分含量及光譜的統(tǒng)計(jì)特征,為土壤組分的光譜反演建模提供了依據(jù)和支撐。本文通過(guò)馬氏距離計(jì)算剔除異常樣本后,對(duì)有效土壤樣本的組分含量及其光譜特征進(jìn)行了一系列的分析,結(jié)果表明:①研究區(qū)內(nèi)土壤...
【文章來(lái)源】:武漢大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:136 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
偏最小二乘回歸建模和預(yù)測(cè)流程圖
于東經(jīng)113°07'-114°05',北瑋29°39'-30°02'之間,北臨東荊河,南瀕長(zhǎng)江,西面的洪湖與荊北水系相鄰,東北與漢陽(yáng)縣接壤,如圖3.1所示。J I I I I I nxri m ? ? I ? ? I 1 I IOv 109°E 110。E 1irE 112。E 113。E 11,。E 115。E 116。E 11 廠 E/ 7 - =。-) L90。E 109。E 110。E 120。f _ i I 1 l_Jl t I I I i I i t I圖3.1研究區(qū)區(qū)位圖洪湖市歷史中屬云夢(mèng)澤東部的長(zhǎng)江泛濫平原。境內(nèi)湖泊密布,河渠縱橫,內(nèi)有中小型湖泊101個(gè),總面積72萬(wàn)畝,大型干渠59條,總長(zhǎng)650.5公里,內(nèi)荊河橫穿全市,構(gòu)成了典型的江南水網(wǎng)地貌。全市地勢(shì)低洼平坦,最高海拔為螺山主峰64.8米
其中,雨漬災(zāi)占主要地位。3.1.2 土地利用狀況洪湖市土地資源結(jié)構(gòu)以耕地和水域?yàn)橹饕恋仡?lèi)型,占全市總面積的75.1%。根據(jù)土地利用變更調(diào)查資料,2010年末洪湖市土地總面積為249375.66公頃,約占全省總面積的1.39%。其中:(1)農(nóng)用地用地總面積165815.45公頃,占國(guó)土面積(下同)的66.49%。其中耕地77524.21公頃,占30.62%;園地1207.87公頃,占農(nóng)用地總面積的0.73%;林地6270.99公頃,占農(nóng)用地總面積的3.78%;其它農(nóng)用地80812.38公頃,占農(nóng)用地總面積的48.74%。(2)建設(shè)用地總面積16557.66公頃,其中:城鄉(xiāng)建設(shè)用地12951.60公頃,占建設(shè)用地總面積的78.22%;交通水利用地21.09公頃,占建設(shè)用地總面積的21.09%;其他建設(shè)用地114.15公頃,占建設(shè)用地總面積的0.69%。(3)未利用地總面積67002.55公頃,其中:水域51355.68公頃,占未利用地總面積的76.65%;灘涂沼澤15039.00公頃,占未利用地總面積的22.45%;自然保留地607.87公頃,占未利用地總面積的0.91%。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]土壤水分對(duì)近紅外光譜實(shí)時(shí)檢測(cè)土壤全氮的影響研究[J]. 安曉飛,李民贊,鄭立華,劉玉萌,孫紅. 光譜學(xué)與光譜分析. 2013(03)
[2]基于全譜數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的土壤有機(jī)質(zhì)高光譜預(yù)測(cè)建模研究[J]. 紀(jì)文君,李曦,李成學(xué),周銀,史舟. 光譜學(xué)與光譜分析. 2012(09)
[3]溫度影響下短波近紅外酒精度檢測(cè)的傳遞校正[J]. 付慶波,索輝,賀馨平,叢玉良. 光譜學(xué)與光譜分析. 2012(08)
[4]土壤含水量對(duì)反射光譜法預(yù)測(cè)紅壤土壤有機(jī)質(zhì)的影響研究[J]. 王淼,潘賢章,解憲麗,王昌昆,劉婭,李燕麗,潘劍君. 土壤. 2012(04)
[5]基于可見(jiàn)-近紅外光譜比較主成分回歸、偏最小二乘回歸和反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)土壤氮的預(yù)測(cè)研究[J]. 李碩,汪善勤,張美琴. 光學(xué)學(xué)報(bào). 2012(08)
[6]Visible and Near-Infrared Diffuse Reflectance Spectroscopy for Prediction of Soil Properties near a Copper Smelter[J]. XIE Xian-Li 1,PAN Xian-Zhang 1 and SUN Bo 2,2 1 Key Laboratory of Soil Environment and Pollution Remediation,Institute of Soil Science,Chinese Academy of Sciences,Nanjing 210008 (China) 2 State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture,Institute of Soil Science,Chinese Academy of Sciences,Nanjing 210008 (China). Pedosphere. 2012(03)
[7]基于正交信號(hào)校正的秸稈青貯飼料粗蛋白近紅外分析模型傳遞方法[J]. 劉賢,韓魯佳,楊增玲,黃光群. 分析化學(xué). 2012(04)
[8]東北黑土不同組分有機(jī)碳的近紅外光譜測(cè)定[J]. 范如芹,楊學(xué)明,張曉平,申艷,梁愛(ài)珍,時(shí)秀煥,魏守才,陳學(xué)文. 光譜學(xué)與光譜分析. 2012(02)
[9]川西漂洗水稻土亞鐵時(shí)空分布對(duì)土地利用/覆被變化的響應(yīng)[J]. 袁大剛,譚海燕,程偉麗,楊大東,王昌全,吳德勇. 水土保持學(xué)報(bào). 2012(01)
[10]近紅外光譜技術(shù)在土壤養(yǎng)分分析中的研究進(jìn)展及應(yīng)用前景[J]. 丁海泉,盧啟鵬. 光譜學(xué)與光譜分析. 2012(01)
博士論文
[1]土壤高光譜遙感信息提取與二向反射模型研究[D]. 程街亮.浙江大學(xué) 2008
[2]土壤有機(jī)質(zhì)含量高光譜預(yù)測(cè)模型及其差異性研究[D]. 周清.浙江大學(xué) 2004
碩士論文
[1]基于正交最小二乘的軟測(cè)量建模方法研究[D]. 巨穩(wěn).中國(guó)石油大學(xué) 2011
[2]基于正交信號(hào)校正算法的近紅外光譜預(yù)處理[D]. 余浩.浙江大學(xué) 2004
本文編號(hào):3585502
【文章來(lái)源】:武漢大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:136 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【部分圖文】:
偏最小二乘回歸建模和預(yù)測(cè)流程圖
于東經(jīng)113°07'-114°05',北瑋29°39'-30°02'之間,北臨東荊河,南瀕長(zhǎng)江,西面的洪湖與荊北水系相鄰,東北與漢陽(yáng)縣接壤,如圖3.1所示。J I I I I I nxri m ? ? I ? ? I 1 I IOv 109°E 110。E 1irE 112。E 113。E 11,。E 115。E 116。E 11 廠 E/ 7 - =。-) L90。E 109。E 110。E 120。f _ i I 1 l_Jl t I I I i I i t I圖3.1研究區(qū)區(qū)位圖洪湖市歷史中屬云夢(mèng)澤東部的長(zhǎng)江泛濫平原。境內(nèi)湖泊密布,河渠縱橫,內(nèi)有中小型湖泊101個(gè),總面積72萬(wàn)畝,大型干渠59條,總長(zhǎng)650.5公里,內(nèi)荊河橫穿全市,構(gòu)成了典型的江南水網(wǎng)地貌。全市地勢(shì)低洼平坦,最高海拔為螺山主峰64.8米
其中,雨漬災(zāi)占主要地位。3.1.2 土地利用狀況洪湖市土地資源結(jié)構(gòu)以耕地和水域?yàn)橹饕恋仡?lèi)型,占全市總面積的75.1%。根據(jù)土地利用變更調(diào)查資料,2010年末洪湖市土地總面積為249375.66公頃,約占全省總面積的1.39%。其中:(1)農(nóng)用地用地總面積165815.45公頃,占國(guó)土面積(下同)的66.49%。其中耕地77524.21公頃,占30.62%;園地1207.87公頃,占農(nóng)用地總面積的0.73%;林地6270.99公頃,占農(nóng)用地總面積的3.78%;其它農(nóng)用地80812.38公頃,占農(nóng)用地總面積的48.74%。(2)建設(shè)用地總面積16557.66公頃,其中:城鄉(xiāng)建設(shè)用地12951.60公頃,占建設(shè)用地總面積的78.22%;交通水利用地21.09公頃,占建設(shè)用地總面積的21.09%;其他建設(shè)用地114.15公頃,占建設(shè)用地總面積的0.69%。(3)未利用地總面積67002.55公頃,其中:水域51355.68公頃,占未利用地總面積的76.65%;灘涂沼澤15039.00公頃,占未利用地總面積的22.45%;自然保留地607.87公頃,占未利用地總面積的0.91%。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]土壤水分對(duì)近紅外光譜實(shí)時(shí)檢測(cè)土壤全氮的影響研究[J]. 安曉飛,李民贊,鄭立華,劉玉萌,孫紅. 光譜學(xué)與光譜分析. 2013(03)
[2]基于全譜數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的土壤有機(jī)質(zhì)高光譜預(yù)測(cè)建模研究[J]. 紀(jì)文君,李曦,李成學(xué),周銀,史舟. 光譜學(xué)與光譜分析. 2012(09)
[3]溫度影響下短波近紅外酒精度檢測(cè)的傳遞校正[J]. 付慶波,索輝,賀馨平,叢玉良. 光譜學(xué)與光譜分析. 2012(08)
[4]土壤含水量對(duì)反射光譜法預(yù)測(cè)紅壤土壤有機(jī)質(zhì)的影響研究[J]. 王淼,潘賢章,解憲麗,王昌昆,劉婭,李燕麗,潘劍君. 土壤. 2012(04)
[5]基于可見(jiàn)-近紅外光譜比較主成分回歸、偏最小二乘回歸和反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)土壤氮的預(yù)測(cè)研究[J]. 李碩,汪善勤,張美琴. 光學(xué)學(xué)報(bào). 2012(08)
[6]Visible and Near-Infrared Diffuse Reflectance Spectroscopy for Prediction of Soil Properties near a Copper Smelter[J]. XIE Xian-Li 1,PAN Xian-Zhang 1 and SUN Bo 2,2 1 Key Laboratory of Soil Environment and Pollution Remediation,Institute of Soil Science,Chinese Academy of Sciences,Nanjing 210008 (China) 2 State Key Laboratory of Soil and Sustainable Agriculture,Institute of Soil Science,Chinese Academy of Sciences,Nanjing 210008 (China). Pedosphere. 2012(03)
[7]基于正交信號(hào)校正的秸稈青貯飼料粗蛋白近紅外分析模型傳遞方法[J]. 劉賢,韓魯佳,楊增玲,黃光群. 分析化學(xué). 2012(04)
[8]東北黑土不同組分有機(jī)碳的近紅外光譜測(cè)定[J]. 范如芹,楊學(xué)明,張曉平,申艷,梁愛(ài)珍,時(shí)秀煥,魏守才,陳學(xué)文. 光譜學(xué)與光譜分析. 2012(02)
[9]川西漂洗水稻土亞鐵時(shí)空分布對(duì)土地利用/覆被變化的響應(yīng)[J]. 袁大剛,譚海燕,程偉麗,楊大東,王昌全,吳德勇. 水土保持學(xué)報(bào). 2012(01)
[10]近紅外光譜技術(shù)在土壤養(yǎng)分分析中的研究進(jìn)展及應(yīng)用前景[J]. 丁海泉,盧啟鵬. 光譜學(xué)與光譜分析. 2012(01)
博士論文
[1]土壤高光譜遙感信息提取與二向反射模型研究[D]. 程街亮.浙江大學(xué) 2008
[2]土壤有機(jī)質(zhì)含量高光譜預(yù)測(cè)模型及其差異性研究[D]. 周清.浙江大學(xué) 2004
碩士論文
[1]基于正交最小二乘的軟測(cè)量建模方法研究[D]. 巨穩(wěn).中國(guó)石油大學(xué) 2011
[2]基于正交信號(hào)校正算法的近紅外光譜預(yù)處理[D]. 余浩.浙江大學(xué) 2004
本文編號(hào):3585502
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