以湖北省建始縣建業(yè)鎮(zhèn)行政區(qū)內158個土壤樣品有機質含量及其對應反射率光譜為數據源,對土壤有機質的光譜特征進行分析。通過九點加權平均濾波對光譜曲線進行噪聲去除,對噪聲去除后的反射率光譜進行包絡線去除、倒數變換、對數變換、指數變換、一階微分等12種數學變換,然后將反射率光譜與土壤樣品有機質含量進行相關性分析,提取敏感波段,并基于包絡線去除提取敏感波段范圍內的吸收深度、吸收高度、吸收高差、吸收谷面積、吸收位置等特征參數,提取的特征參數與土壤有機質含量進行相關性分析,最后將敏感波段作為入選變量進行多元逐步回歸,建立土壤有機質含量的擬合模型。結果表明,經過倒數一階微分變換后反射率光譜對土壤有機質最為敏感;經過相關性分析后得到兩個對土壤有機質敏感的波段范圍分別是600～800 nm、2 185～2 223 nm;通過敏感波段包絡線去除的光譜曲線及光譜特征曲線的結果觀察到在2 133～2 268 nm有一個可能的吸收谷;在敏感波段范圍內所提取的特征參數中對土壤有機質含量最為敏感的是吸收谷左面積;基于敏感波段的倒數一階微分變換的多元逐步回歸模型對土壤有機質的擬合結果最好,決定系數R₂

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圖1反射率光譜及其光譜吸收特征參數曲線

包絡線是指每條光譜曲線的外凸包曲線,去包絡線后的光譜曲線等于原始光譜曲線與包絡線的比重:ρ′=ρρcr(ρ′為去包絡線后的曲線;ρ為原始光譜曲線;ρcr為包絡線)。去包絡線后,那些峰值點的相對值均為1,非峰值點的值均<1,形成若干吸收谷,能夠突出反映光譜曲線的....

圖2原始反射率、反射率倒數一階與土壤有機質的相關性系數

通過對樣本有機質含量與反射率光譜曲線(濾波、重采樣去除水汽吸收后的曲線)及其數學變換后的曲線進行相關性分析,計算結果表明,光譜反射率與土壤有機質含量呈負相關關系,因為土壤有機質含量越高,土壤顏色越深,對于光譜的吸收增強,反射減弱。除對倒數一階微分外其它的一階微分變換都能夠在一定程....

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