土壤含水量是土壤屬性的重要表征參數(shù),是與農業(yè)、水文、環(huán)境、氣象等領域密切相關的基礎數(shù)據(jù),成為基于遙感技術進行定量反演的研究熱點。由于微波、熱紅外、多光譜等遙感影像僅有幾個波段,對土壤水分含量的細微變化敏感性不高,監(jiān)測精度有限;而基于高光譜遙感定量反演土壤含水量的研究大多沒有考慮土壤的二向性反射特征,并且反演模型多為統(tǒng)計模型,研究精度和模型的適用范圍也有限,因此研究基于機理模型的土壤含水量高光譜遙感定量反演,對提高反演精度,擴大模型的普適性具有理論和實際意義。本研究以吉林省公主嶺市黑土和黑鈣土耕地土壤為研究對象,在室內條件下利用美國ASD Fieldspec Pro高光譜儀對含水量為5%⁴5%（按5%遞增）的土樣進行多角度光譜測定,分析不同光源天頂角、觀測天頂角、觀測方位角及含水量對土壤二向性反射特征的影響,并基于土壤輻射傳輸模型（Hapke模型）定量反演土壤含水量。主要的研究結論如下:1.利用包絡線去除法處理光譜曲線,得出不同含水量土壤的光譜敏感波段為490nm、650nm、1419nm、1919nm和2210nm。2.由于土壤表面顆粒之間的相互遮蔽,土壤BRDF... 

【文章來源】：中國農業(yè)科學院北京市

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 引言
    1.1 研究背景及意義
    1.2 土壤含水量高光譜遙感反演研究綜述
        1.2.1 監(jiān)測方式綜述
        1.2.2 不同含水量土壤光譜特征研究
        1.2.3 土壤含水量高光譜建模方法研究
        1.2.4 存在的問題
    1.3 研究內容與技術路線
        1.3.1 研究目標
        1.3.2 研究內容
        1.3.3 技術路線
第二章 Hapke模型介紹
    2.1 BRDF相關概念
    2.2 Hapke輻射傳輸模型
第三章 研究區(qū)域概況與數(shù)據(jù)處理
    3.1 研究區(qū)概況
    3.2 土樣采集及預處理
        3.2.1 土樣采集
        3.2.2 土壤表面粗糙度測量
    3.3 土樣室內多角度光譜測定
        3.3.1 烘干土反射率（r_0）測量和吸收系數(shù)（a）獲取
        3.3.2 土壤含水量梯度配置
        3.3.3 土樣二向性反射率測定
    3.4 土樣二向性反射率光譜曲線處理
        3.4.1 光譜數(shù)據(jù)預處理
        3.4.2 敏感波段確定
        3.4.3 土壤二向性反射率實測值（r實測）獲取
第四章 不同含水量土壤二向性反射特征分析
    4.1 土壤BRDF隨觀測天頂角變化分析
    4.2 土壤BRDF隨相對方位角變化分析
    4.3 土壤BRDF隨光源天頂角變化情況
    4.4 不同含水量對土壤BRDF的影響
    4.5 本章小結
第五章 基于Hapke模型的土壤含水量高光譜反演參數(shù)確定
    5.1 Hapke模型參數(shù)敏感性分析
    5.2Hapke模型參數(shù)優(yōu)化
        5.2.1 粒子群算法介紹
        5.2.2 Hapke模型參數(shù)優(yōu)化
        5.2.3 Hapke模型參數(shù)反演
    5.3 精度驗證
        5.3.1 Hapke模型優(yōu)化參數(shù)驗證
        5.3.2 Hapke模型參數(shù)平均值反演精度驗證
        5.3.3 Hapke模型優(yōu)化參數(shù)在不同觀測角度驗證
    5.4 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
附錄
致謝
作者簡歷


【參考文獻】：
期刊論文
[1]土壤表面粗糙度檢測方法研究[J]. 張勝賓,黃培奎,趙祚喜.  農機化研究. 2016(11)
[2]含水率對土壤有機質含量高光譜估算的影響[J]. 司海青,姚艷敏,王德營,劉影.  農業(yè)工程學報. 2015(09)
[3]基于野外雙向反射信息利用反射模型反演土壤含水量研究[J]. 呂云峰,孫仲秋,趙云升.  光學學報. 2015(03)
[4]基于高光譜與協(xié)同克里金的土壤耕作層含水率反演[J]. 徐馳,曾文治,黃介生,伍靖偉.  農業(yè)工程學報. 2014(13)
[5]基于高光譜影像分解的土壤含水量反演技術[J]. 吳見,劉民士,李偉濤.  水土保持通報. 2013(05)
[6]模型參數(shù)全局敏感性分析的EFAST方法[J]. 何維,楊華.  遙感技術與應用. 2013(05)
[7]基于野外實測高光譜數(shù)據(jù)的干旱區(qū)耕作土壤含水量反演研究[J]. 彭杰,向紅英,王家強,柳維揚,遲春明,牛建龍.  干旱地區(qū)農業(yè)研究. 2013(02)
[8]改進的表觀熱慣量法反演土壤含水量[J]. 吳黎,張有智,解文歡,李巖,楊樹聰.  國土資源遙感. 2013(01)
[9]黑土土壤水分高光譜特征及反演模型[J]. 姚艷敏,魏娜,唐鵬欽,李志斌,余強毅,許新國,陳佑啟,何英彬.  農業(yè)工程學報. 2011(08)
[10]土壤二向反射特性及水分含量對其影響研究[J]. 程街亮,紀文君,周銀,史舟.  土壤學報. 2011(02)

博士論文
[1]基于PLS模型的農業(yè)土壤成分高光譜遙感反演研究[D]. 張婷婷.吉林大學 2010
[2]基于裸露地表輻射傳輸模型的粗糙度反演與地形校正[D]. 徐元柳.中國地質大學（北京） 2009
[3]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 2008
[4]土地質量高光譜遙感監(jiān)測方法研究[D]. 何挺.武漢大學 2003

碩士論文
[1]土壤二向反射特性研究與標準光譜庫的應用[D]. 劉小珊.華中農業(yè)大學 2015
[2]土壤含水量高光譜特性與估測模型研究[D]. 王曉.山東農業(yè)大學 2012
[3]基于實測高光譜數(shù)據(jù)的地表土壤水分含量反演研究[D]. 吉別克·哈力克巴義.新疆大學 2011
[4]土壤含水量高光譜遙感監(jiān)測方法研究[D]. 魏娜.中國農業(yè)科學院 2009



本文編號：3431119