土壤含水量高光譜特性與估測模型研究.pdf

1、土壤含水量是作物生長的重要因素之一,快速、準(zhǔn)確測定農(nóng)田土壤含水量,對發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和提高農(nóng)田科學(xué)管理水平具有重要意義。傳統(tǒng)的土壤水分測量方法(稱重法、中子水分探測法、張力計法)測點少、速度慢、范圍有限。常規(guī)光學(xué)遙感監(jiān)測方法因波段少、光譜分辨率低,對大區(qū)域土壤水分監(jiān)測誤差較大。目前,高光譜遙感因其光譜分辨率高、波段多,已成為土壤含水量監(jiān)測的重要方法之一,其中一個重要環(huán)節(jié)是建立高精度的土壤含水量高光譜估測模型。本文利用陜西省橫山縣84個土樣的

2、含水量和350～2500nm波段的高光譜數(shù)據(jù),采用多元線性回歸、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊識別方法探討了土壤含水量高光譜估測模型。
　　首先,分析了不同土壤類型、不同水分含量情況下的土壤高光譜特性。土壤類型不同反射率不同,隨綿沙土、黃綿土、風(fēng)沙土,沙土反射率依次降低。以黃綿土為例分析得到反射率隨含水量增加而呈降低趨勢的結(jié)論。對比分析土壤含水量≤10％、含水量≥10％兩種情況在480～520nm、1350～1400nm、1880～1920n

3、m三個區(qū)間下的土壤高光譜特性。含水量≤10％,1350～1400nm波段土壤含水量高光譜特性較敏感;含水量≥10％,1880～1920nm波段較敏感。其次,采用反射率對數(shù)的一階微分變換、包絡(luò)線去除及反包絡(luò)線去除法對光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行變換,根據(jù)相關(guān)性原理提取反演因子。反射率對數(shù)的一階微分變換選擇1432nm,1546nm,1760nm,1916nm,2060nm波段數(shù)據(jù)為反演因子;包絡(luò)線去除及反包絡(luò)線去除變換選擇1414nm、1920nm位置處

4、最大高差(H1),深度面積和/高差面積和(A/A3),高度面積和/高差面積和(A2/A3),深度面積和/高度面積和(A/A2)為反演因子。然后,分別采用多元線性回歸、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊識別方法探討了土壤含水量高光譜估測模型。對比分析得到1920nm位置處包絡(luò)線及反包絡(luò)線去除變換數(shù)據(jù)作為反演因子所建立模型精度優(yōu)于其它反演因子;建立模糊識別估測模型,模型決定系數(shù)均高于0.98,平均相對誤差小于10％,精度優(yōu)于多元線性回歸及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)估測模