耕地土壤有机质与速效氮磷钾含量高光谱遥感反演研究

摘要

土壤有机质和土壤养分含量的高低对供给作物生长有重要的意义，高光谱遥感技术的发展为区域有机质和土壤养分地动态监测提供有效的技术途径。为了探究土壤有机质和养分状况与卫星影像光谱间的相互关系，本文中运用 Hyperion高光谱卫星影像和耕地地力调查样点以确定各土壤属性(有机质、碱解氮、速效钾、有效磷)的光谱特征，构建土壤属性的光谱反演模型，并选取各土壤属性的最优反演模型，通过与实测值对比以评价模型的精度。主要研究结果如下：
　　结果显示遥感影像中植被对土壤属性反演模型的精度有很大程度的干扰，利用影像中土壤像元建立的土壤属性反演模型精度均高于利用植被像元建立的土壤属性反演模型。其中，土壤像元光谱敏感性分析结果表明，有机质含量对Hyperion的782.95-813.48 nm范围波段具有良好的响应能力，采用反射率的一阶导数所建立的模型拟合精度最优(R2为0.777、RMSE为5.31)，模型反演结果与实测值相关关系(R2为0.809、RMSE为5.19)，能够用于区域有机质含量分布的快速测定；有效磷含量对Hyperion的1467.33 nm、1800.29 nm波段具有良好的响应能力，利用反射率的一阶导数所建立的模型拟合精度最优(R2为0.767、RMSE为19.55)，模型反演结果与实测值相关关系(R2为0.783、RMSE为9.04)；而土壤像元碱解氮和速效钾最优反演模型拟合精度R2为0.314和0.405，RMSE为38.06和52.47，模型反演结果与实测值相关关系较差，不能用于高光谱的碱解氮和速效钾的快速测定。针对植被像元，仅有效磷含量对Hyperion的1457.23 nm波段具有良好的响应能力，采用比值指数所建立的模型拟合效果最优(R2为0.304、RMSE为38.96)，模型反演结果与实测值相关关系(R2为0.740、RMSE为16.77)；有机质、碱解氮和速效钾的最优反演模型拟合精度 R2为0.171、0.196和0.163，RMSE为9.1、39.63和79.79，不能用于高光谱遥感影像中植被覆盖区域的有机质、碱解氮和速效钾的快速测定。

目录

声明

第一章 绪论

引言

1.1 研究背景

1.2 高光谱遥感研究概况

1.3 国内外研究现状

1.4 本文的研究目标、研究资料与技术路线

第二章 实验设计及基础数据的获取

2.1 研究区概况

2.2 卫星遥感数据预处理

2.3 土壤属性样点数据预处理

2.4 土壤属性反演模型的建立

第三章 土壤属性反演模型构建与验证

3.1土壤有机质的反演模型

3.2 土壤有效磷的反演模型

3.3 土壤碱解氮的反演模型

3.4 土壤速效钾的反演模型

3.5 小结

第四章 讨论和展望

4.1 讨论

4.2 结论

4.3 存在的问题和展望

参考文献

致谢