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作者：

魏娜

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摘要：

精准农业的发展需要能够快速及时的掌握地表信息,而遥感技术,尤其是高光谱遥感技术的发展,不仅能对农作物长势进行大面积、实时、非破坏性监测,还能通过精细且连续的波谱,动态监测和分析作物的健康状况与影响作物产量等的环境因素,为精准农业的发展提供必要的技术支持。土壤是农业发展的基础自然资源,其中土壤水分是土壤最重要的组成部分之一,土壤含水量多少直接影响作物的生长和产量高低。传统土壤水分测量方法测点稀、速度慢、范围有限,无法满足精准农业中对土壤水分信息快速获取的需求;常规光学遥感(如TM、SPOT等),波段少、光谱分辨率低,适合于大面积的土壤水分监测,对区域性或地块级的土壤水分监测误差较大。高光谱遥感光谱分辨率高、波段多,可应用于土壤含水量细微差异变化的研究,因此采用高光谱遥感技术,提供及时、准确、快捷的土壤水分含量信息,对于精准农业的发展具有重要影响。 本文以吉林省黑土土类中的黑土亚类土壤为研究对象,以高光谱遥感监测的野外以及室内土壤光谱信息为中心,利用光谱微分、特征波段提取、多元逐步回归分析等方法,分别对野外土壤、实验室原状土壤以及室内处理后的土壤高光谱进行特征分析和特征参数提取,结合土壤水分室内测定结果,分析土壤光谱与土壤水分之间的相关关系;通过反射率对数、倒数、一阶微分以及反射率倒数、对数的一阶微分变换等方法,对土壤水分含量进行定量反演;对野外以及室内原状土壤和室内处理后土壤光谱曲线进行两两U检验,判断三者之间具有相同分布特征的波段范围,寻找野外和室内光谱对土壤水分共同的敏感波段。研究结论如下: (1)对于实验室土壤光谱数据进行了倒数、对数以及一阶微分等变换,土壤光谱反射率进行变换后,不同程度地提高了反射率对土壤含水量的敏感性,其中尤以反射率一阶微分以及反射率对数的一阶微分最为敏感。 (2)在低于田间持水量状况下,黑土原状盒土光谱反射率与土壤含水量之间的敏感波段大多集中在1440-1460nm、1800-1970nm和2100-2160nm之间;而室内经过处理后的土壤光谱反射率敏感波段主要集中在450nm、1900nm和2100nm附近,其中2156nm处与土壤水分之间相关系数最高,达0.89。并且经过处理后的土壤光谱不仅与土壤含水量之间的相关关系有明显提高,而且自身波段之间的相关程度也明显增加。 (3)对土壤光谱进行归一化变换能很好的消除不同光照条件等因素引起的差异。野外及室内光谱数据经过曼-惠特尼检验后,认为三者之间在651-820nm、1490-1500nm和2134-2300nm范围内,具有相同的分布特征,而2100-2150nm波段范围是对于土壤水分高光谱遥感监测共同的敏感区域。

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关键词：

高光谱遥感 土壤湿度 土壤光谱反射特性 hyper-spectral remote sensing soil moisture reflectance feature

DOI：

CNKI:CDMD:2.2009.152414

被引量：

24