本文關(guān)鍵詞：基于Vis-NIR光譜的不同水分狀態(tài)下土壤質(zhì)地預(yù)測

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【摘要】：土壤質(zhì)地信息主要依賴于土壤物理分析方法,要獲取區(qū)域的土壤質(zhì)地分布,就要進(jìn)行大量的采樣和分析,速度慢,效率低,很難滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和環(huán)境管理對土壤質(zhì)地信息的需求。隨著可見光近紅外光譜技術(shù)的發(fā)展,為土壤質(zhì)地的快速獲取提供了新的途徑。Vis-NIR光譜應(yīng)用于野外土壤質(zhì)地預(yù)測時(shí),其預(yù)測精度將受到土壤含水量的影響。在實(shí)驗(yàn)室條件下測定九種不同含水量狀態(tài)下土壤樣品的Vis-NIR光譜反射率,運(yùn)用PLSR分別建立不同含水量狀態(tài)下土壤質(zhì)地預(yù)測模型,并用風(fēng)干土模型交叉預(yù)測其他八種不同含水量狀態(tài)下驗(yàn)證集的土壤質(zhì)地,定量研究含水量對Vis-NIR光譜預(yù)測土壤質(zhì)地的影響。在此基礎(chǔ)上探討了兩種方法,以提高不同水分狀態(tài)下土壤質(zhì)地預(yù)測精度。其一是基于光譜校正的理論,通過外部參數(shù)正交法(EPO)對光譜預(yù)處理,消除土壤水分的影響,提高預(yù)測精度。另一種方法,基于分類的思想,引入垂直干旱指數(shù)(PDI)作為土壤水分指示指標(biāo),將土壤樣品按照PDI重新分組,并分別建立預(yù)測模型。主要結(jié)論如下:(1)當(dāng)土壤在同一濕度狀態(tài)時(shí),可以直接應(yīng)用Vis-NIR光譜預(yù)測土壤質(zhì)地。土壤含水量差異較大時(shí),某一濕度范圍內(nèi)的模型不能直接用于預(yù)測其他含水量狀態(tài)下的土壤質(zhì)地。結(jié)果顯示預(yù)測精度隨著預(yù)測樣本與建模樣本水分含量的差異增大而急劇增大。(2)通過EPO法校正后,同一土壤樣本不同含水量下的光譜曲線波段差異明顯變小。交叉預(yù)測時(shí),相較于未校正的原始光譜,粘粒含量取得較好預(yù)測結(jié)果;砂粒含量結(jié)果也有較大提升。但是這一方法需要有干土光譜及其標(biāo)準(zhǔn)水分含量的土壤光譜數(shù)據(jù)建立校正集。(3)在土壤水分狀態(tài)未知且差異范圍大的情況下,可用PDI指標(biāo)代替土壤含水量指標(biāo)進(jìn)行分組建模。在具體應(yīng)用中,可以借助衛(wèi)星遙感手段,快速實(shí)時(shí)的獲取野外土壤濕度狀況,按照濕度狀態(tài)分組建模,進(jìn)行野外土壤光譜的采集及土壤質(zhì)地的預(yù)測,實(shí)踐指導(dǎo)性強(qiáng)。
【關(guān)鍵詞】：Vis-NIR光譜 土壤質(zhì)地 含水量 偏最小二乘回歸(PLSR) 外部參數(shù)正交(EPO) 垂直干旱指數(shù)(PDI)
【學(xué)位授予單位】：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S151.9
【目錄】：

• 致謝4-7
• 摘要7-8
• 1 文獻(xiàn)綜述8-11
• 1.1 光譜分析理論及研究現(xiàn)狀8-9
• 1.2 土壤水分光譜反演理論及研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 光譜在土壤質(zhì)地反演中的理論及研究現(xiàn)狀10-11
• 2 引言11-13
• 2.1 論文研究的目的和意義11-12
• 2.2 研究內(nèi)容12-13
• 2.3 技術(shù)路線13
• 3 材料與方法13-20
• 3.1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)13-14
• 3.1.1 研究區(qū)概況13-14
• 3.1.2 樣本采集14
• 3.2 數(shù)據(jù)采集及處理方法14-17
• 3.2.1 土壤含水量的測量14
• 3.2.2 土壤質(zhì)地的測量14-16
• 3.2.3 土壤光譜數(shù)據(jù)的測量16-17
• 3.3 模型的建立與驗(yàn)證17-20
• 3.3.1 建模方法17-18
• 3.3.2 模型校正指標(biāo)18-20
• 3.3.3 模型評價(jià)參數(shù)20
• 4 結(jié)果與分析20-37
• 4.1 土壤質(zhì)地特征及光譜特征分析20-22
• 4.2 水分對光譜預(yù)測土壤質(zhì)地的影響22-28
• 4.2.1 樣本含水量分析22-23
• 4.2.2 土壤光譜反射率隨土壤含水量變化特征23-24
• 4.2.3 按照含水量分組建模及驗(yàn)證結(jié)果24-26
• 4.2.4 PLSR模型交叉預(yù)測26-28
• 4.3 基于EPO校正的不同水分狀態(tài)下土壤質(zhì)地預(yù)測28-33
• 4.3.1 按照含水量分組建模及驗(yàn)證結(jié)果29-31
• 4.3.2 EPO校正后PLSR模型交叉預(yù)測31-33
• 4.4 基于PDI分組建模的不同水分狀態(tài)下土壤質(zhì)地預(yù)測33-37
• 4.4.1 PDI的計(jì)算及特征分析33-35
• 4.4.2 按照PDI分組建模及驗(yàn)證結(jié)果35-37
• 5 結(jié)論與討論37-39
• 參考文獻(xiàn)39-43
• 英文摘要43

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1 郭燕;紀(jì)文君;吳宏海;史舟;;基于野外Vis-NIR光譜的土壤有機(jī)質(zhì)預(yù)測與制圖[J];光譜學(xué)與光譜分析;2013年04期

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1 張俊輝;基于Vis-NIR光譜的不同水分狀態(tài)下土壤質(zhì)地預(yù)測[D];河南農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

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本文編號：813082