基于TM圖像植被指數(shù)的耕地地力狀況反演研究.pdf

1、耕地是土地的精華，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要資源，耕地地力的優(yōu)劣直接影響到農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和糧食安全。目前，應(yīng)用GIS進(jìn)行耕地地力評(píng)價(jià)已有大量的研究，多以大量的地面實(shí)測數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)獲取用時(shí)長，耗費(fèi)人力物力較大。因此建立基于遙感影像的耕地地力反演模型，可充分發(fā)揮遙感技術(shù)的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)快速的耕地地力評(píng)價(jià)，為區(qū)域耕地資源管理及可持續(xù)利用提供科學(xué)依據(jù)。
　　 研究區(qū)選擇耕地地力相似的山東郯城縣和東平縣，在GIS的支持下，結(jié)合實(shí)測地面數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)

2、價(jià)單元的劃分、參評(píng)因素的篩選、評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建，并選取評(píng)價(jià)模型對(duì)郯城縣和東平縣進(jìn)行耕地地力評(píng)價(jià)并進(jìn)行耕地地力等級(jí)劃分，最后利用Arcmap和Mapgis專業(yè)軟件進(jìn)行制圖，實(shí)現(xiàn)郯城縣和東平縣耕地地力等級(jí)分布的可視化表達(dá)。
　　 為實(shí)現(xiàn)基于植被指數(shù)的耕地地力遙感反演，我們篩選了11種應(yīng)用范圍廣，具有較強(qiáng)普適性的植被指數(shù)參與分析。通過SPSS軟件分析了11中光譜參數(shù)與郯城縣耕地地力得分的相關(guān)性，進(jìn)而篩選對(duì)耕地地力有較好反映的植被指數(shù)，然

3、后利用相關(guān)性最大的兩種植被指數(shù)為自變量，郯城耕地地力得分為因變量進(jìn)行線性、非線性、多元線性回歸擬合，通過回歸分析選取最優(yōu)植被指數(shù)作為耕地地力反演的指標(biāo)，并建立耕地地力—植被指數(shù)模型。
　　 為了驗(yàn)證反演模型的精度，檢驗(yàn)所建模型的通用性，我們選取其他區(qū)域進(jìn)行模型的驗(yàn)證，作為模型推廣的依據(jù)。選擇了與郯城縣耕地地力分布相似的東平縣進(jìn)行模型的優(yōu)選和驗(yàn)證，同時(shí)，為確保模型驗(yàn)證的準(zhǔn)確性，利用相關(guān)系數(shù)、決定性系數(shù)、均方根誤差、準(zhǔn)確度和精密度五

4、個(gè)指標(biāo)共同對(duì)模型預(yù)測值和實(shí)測值之間的符合度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，并選出最優(yōu)反演模型，最后利用最優(yōu)模型對(duì)東平縣耕地地力進(jìn)行反演，并與基于GIS的耕地地力評(píng)級(jí)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果顯示:
　　 (1)本文選取的11種植被指數(shù)與耕地地力評(píng)價(jià)結(jié)果均具有很高的相關(guān)性，相關(guān)性系數(shù)均在0.678**以上，其中增強(qiáng)型植被指數(shù)EVI和歸一化植被指數(shù)NDVI相關(guān)性最高，相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到0.822和0.802。
　　 (2)在選取的線性和9種非線性和多元

5、線性模型中，各模型的擬合度均較高，其中以NDVI和以EVI為自變量的Quadratic模型和Cubic模型的R2值較其他模型大，決定性系數(shù)R2分別達(dá)到了0.661和0.692，與評(píng)價(jià)得分的擬合程度最好，因此我們選取NDVI-Quadratic、NDVI-Cubic和EVI-Quadratic、EVI-Cubic模型來進(jìn)一步驗(yàn)證。
　　 (3) EVI的Quadratic曲線準(zhǔn)確度最高，為95.84％，RMSE和精密度偏差最小，分

6、別為5.207和0.049，都優(yōu)于EVI的Cubic曲線。而NDVI模型的各項(xiàng)參數(shù)均不及EVI模型。因此，我們最終選取EVI的Quadratic模型作為反演耕地地力狀況的最優(yōu)模型。模型公式為:耕地地力得分=76.13+5.516EVI+3.346EVI2。
　　 (4)利用最優(yōu)模型反演東平縣耕地地力分布圖，通過對(duì)比分析東平縣耕地地力反演分布圖和常規(guī)評(píng)價(jià)圖，看出模型反演的各耕地地力等級(jí)與實(shí)際的耕地地力評(píng)價(jià)等級(jí)具有較好的空間分布一致