為建立土壤鹽漬化遙感監(jiān)測模型,以寧夏平羅縣為例,通過在野外測定高光譜數(shù)據(jù),結(jié)合室內(nèi)土壤樣品化學分析結(jié)果,分析不同類型鹽漬化土壤光譜特征,并對實測土壤光譜數(shù)據(jù)進行倒數(shù)、對數(shù)及其一階微分等變換,確定響應(yīng)土壤鹽分質(zhì)量分數(shù)和pH值的最優(yōu)波段,最后通過回歸分析構(gòu)建土壤鹽漬化監(jiān)測模型。結(jié)果表明:不同類型鹽漬化土壤光譜曲線在形態(tài)上基本趨于一致,光譜反射率在可見光范圍內(nèi)隨波長增長而增大,在近紅外波段,增長速度減緩;通過相關(guān)分析,確定對數(shù)一階微分變換對應(yīng)的385.7 nm和原始一階微分變換對應(yīng)的1 708.4 nm分別為土壤光譜反射率與土壤鹽分質(zhì)量分數(shù)和pH值的最佳特征波段;以高光譜鹽分指數(shù)（SI2）為自變量,土壤鹽分質(zhì)量分數(shù)為因變量,利用二次多項式回歸模型建立的預(yù)測模型為最優(yōu)模型,該模型實測值和預(yù)測值間擬合系數(shù)（R2）為0.673,通過0.01顯著性水平檢驗。 

【文章來源】：寧夏工程技術(shù). 2019,18(01)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

不同鹽漬化程度土壤光譜反射率曲線

第1期關(guān)系數(shù)r，提取特征波段。rj=（ni=1ΣRij-Rj）（SCi-SC）ni=1Σ（Rj-Rj）2姨ni=1Σ（SCi-SC）2姨，（2）式中：rj表示土壤鹽分質(zhì)量分數(shù)與光譜數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)；j表示波段號；Rij表示第i個樣本第j波段的光譜反射率值；Rj表示n個樣本在j波段的平均數(shù)；SCi表示第i個樣本土壤鹽分質(zhì)量分數(shù)；SC表示樣本土壤鹽分質(zhì)量分數(shù)平均值；n表示土壤樣本個數(shù)。本實驗中n為40，相關(guān)結(jié)果見圖2。由圖2可知，土壤原始光譜與鹽分質(zhì)量分數(shù)相關(guān)系數(shù)值在0.221~0.547，曲線在350~826nm相關(guān)系數(shù)隨波段增加逐漸減小，在893~1267nm相對平緩，在1309nm之后相關(guān)系數(shù)起伏相對較大，曲線整體未出現(xiàn)負值，在763nm之后相關(guān)系數(shù)最大值為0.31，波譜響應(yīng)不明顯。經(jīng)數(shù)學變換后的光譜數(shù)據(jù)與鹽分質(zhì)量分數(shù)的相關(guān)系數(shù)曲線均存在正、負相關(guān)。除倒數(shù)外，其他變換形式均通過在δ=0.01的顯著性檢驗。反射率倒數(shù)一階、對數(shù)一階相關(guān)性優(yōu)于其他變換形式。根據(jù)最大相關(guān)系數(shù)值選取特征波段（表2），確定對數(shù)一階微分變換對應(yīng)的385.7nm作為土壤鹽分質(zhì)量分數(shù)與光譜反射率最優(yōu)響應(yīng)波段。3.2.2土壤光譜與土壤pH值相關(guān)性分析土壤酸堿性是土壤各種理化性質(zhì)的綜合反映，土壤pH值是反映土壤酸堿性的重要因子。分析土壤pH值可以預(yù)測土壤轉(zhuǎn)化成鹽漬土的可能性，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重要意義。本文通過逐波段計算不同形式的土壤光譜反射率與土壤pH值的相關(guān)系數(shù)，確定土壤pH值的敏感波段。由圖3可知，土壤原始光譜與pH值相關(guān)系數(shù)在-0.013~0.264，波譜響應(yīng)不明顯。經(jīng)數(shù)學變換后的微分光譜數(shù)據(jù)與pH值的相關(guān)系數(shù)值較原始光譜數(shù)據(jù)與pH值的相關(guān)系數(shù)值的變化大，相對原始光譜數(shù)據(jù)與pH值的相關(guān)性較高。微分光譜數(shù)據(jù)在

，其他變換形式均通過在δ=0.01的顯著性檢驗。反射率倒數(shù)一階、對數(shù)一階相關(guān)性優(yōu)于其他變換形式。根據(jù)最大相關(guān)系數(shù)值選取特征波段（表2），確定對數(shù)一階微分變換對應(yīng)的385.7nm作為土壤鹽分質(zhì)量分數(shù)與光譜反射率最優(yōu)響應(yīng)波段。3.2.2土壤光譜與土壤pH值相關(guān)性分析土壤酸堿性是土壤各種理化性質(zhì)的綜合反映，土壤pH值是反映土壤酸堿性的重要因子。分析土壤pH值可以預(yù)測土壤轉(zhuǎn)化成鹽漬土的可能性，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重要意義。本文通過逐波段計算不同形式的土壤光譜反射率與土壤pH值的相關(guān)系數(shù)，確定土壤pH值的敏感波段。由圖3可知，土壤原始光譜與pH值相關(guān)系數(shù)在-0.013~0.264，波譜響應(yīng)不明顯。經(jīng)數(shù)學變換后的微分光譜數(shù)據(jù)與pH值的相關(guān)系數(shù)值較原始光譜數(shù)據(jù)與pH值的相關(guān)系數(shù)值的變化大，相對原始光譜數(shù)據(jù)與pH值的相關(guān)性較高。微分光譜數(shù)據(jù)在300~1000nm和1700~2500nm相關(guān)系數(shù)正負變化頻率較大，光譜響應(yīng)明顯，在一定程度上放大其對土壤理化性質(zhì)的影響。整體來看，反射率微分形式的相關(guān)性優(yōu)于其他數(shù)學變換形式。根據(jù)最大相關(guān)系數(shù)值選取特征波段（表3），確定原始一階微分變換對應(yīng)的1708.4nm作為土壤光譜反射率與土壤pH值的最佳特征波段。3.2.3高光譜土壤鹽分指數(shù)的確定土壤鹽分指數(shù)可以反映土壤鹽分質(zhì)量分數(shù)的變化趨勢。為確保土壤鹽分指數(shù)的適用性和準確性，本研究選用4種土壤鹽分指數(shù)進行對比：歸一化鹽分指數(shù)（NDSI）、鹽分指數(shù)1（SI1）、鹽分指數(shù)2（SI2）、鹽分指數(shù)3（SI3）[17]。由圖2中對數(shù)一階微分曲線確定386nm、552nm和928nm的組合作為最佳敏感波段來構(gòu)建高光譜鹽分指數(shù)模型，對4種土壤鹽分指數(shù)與實測土壤鹽分圖2土壤鹽分質(zhì)量分數(shù)和光譜指數(shù)的相關(guān)系數(shù)表2土壤光譜反射率及其變換形式與土壤鹽分質(zhì)量分數(shù)的

【參考文獻】：
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本文編號：3110017