三江源區(qū)土壤全氮、全碳和碳氮比的高光譜反演.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,日益成熟的高光譜遙感技術(shù)已成為估算土壤重要成分的最有效的手段。土壤環(huán)境的嚴(yán)重污染和土壤質(zhì)量的每況愈下,使得高光譜遙感技術(shù)反演土壤成分扮演著越來越重要的角色。
　　本文利用2012年和2013年兩期三江源區(qū)的土壤全氮、全碳和碳氮比數(shù)據(jù)結(jié)合美國ASD FieldSpec4型地物光譜儀測得的土壤樣品室內(nèi)光譜反射率數(shù)據(jù)進(jìn)行MSLR(多元逐步線性回歸)、PLSR(偏最小二乘回歸)和BPNN(BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))方法的模型建

2、模。光譜數(shù)據(jù)主要由原始光譜反射率(REF)經(jīng)過九點(diǎn)加權(quán)滑動(dòng)平均處理后變換成4種形式的數(shù)據(jù):一階微分(FDR)、二階微分(SDR)、倒數(shù)對數(shù)(Log(1/R))和波段深度(BD)進(jìn)行建模分析。為了突顯不同土壤類型之間的差異,將樣本劃分為總體樣本和5種土壤類型:高山草甸土、高山草原土、山地草甸土、灰褐土和沼澤土,得出以下結(jié)論:
　　(1)高山草原土光譜曲線上的“帽狀”特征是土壤中各種成分響應(yīng)的綜合反映,可以作為光譜數(shù)據(jù)劃分土壤類型的依

3、據(jù);
　　(2)BPNN模型能較為穩(wěn)定的估算研究區(qū)土壤的全氮、全碳和碳氮比,其中最佳 RPD是全氮含量全波段建模(沼澤土,REF,RPD=3.47);MSLR和PLSR一般達(dá)不到如此好的精度,而更能突顯各土壤類型和各變換指標(biāo)之間的差異性;
　　(3)總體樣本建模比分土壤類型建模具備更好模型穩(wěn)定性,也就是說總體樣本建模方式的5種指標(biāo)的RPD基本都在1.4以上;
　　(4)特征波段(500~900nm、1400~1500n

4、m、1900~2000nm和2200~2300nm)建模和全波段(350~2500nm)建模兩種方法在模型精度上存在著各自的特征:雖然特征波段的模型精度和全波段的相當(dāng),但特征波段的建模方式具有穩(wěn)定性更強(qiáng)、變量更少、效率更高的優(yōu)點(diǎn);
　　(5)土壤中氮素和碳素在進(jìn)行比值運(yùn)算后,趨于減弱其與土壤光譜反射率數(shù)據(jù)和碳氮比之間的線性相關(guān)關(guān)系,使得碳氮比的反演精度不理想。
　　(6)五種變換形式的指標(biāo)中,REF、Log(1/R)和BD的