利用正交信号校正消除水分影响的银川平原土壤盐分高光谱反演

作     者：陈睿华 王怡婧 张俊华 丁启东 贾科利 许鑫杰 CHEN Ruihua;WANG Yijing;ZHANG Junhua;DING Qidong;JIA Keli;XU Xinjie

作者机构：宁夏大学地理科学与规划学院银川750021 西安煤航遥感信息有限公司西安710199 宁夏大学西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地银川750021 华南理工大学聚合物成型加工工程教育部重点实验室广州510641 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2023年第39卷第19期

页      面：122-130页

核心收录：

学科分类：082804[工学-农业电气化与自动化] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 090301[农学-土壤学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2021YFD1900602) 国家自然科学基金项目(42067003,42061047) 宁夏科技创新领军人才(2022GKLRLX02) 

主　　题：土壤 盐分 水分 野外高光谱 一阶微分 正交信号校正 支持向量机 反距离权重法 

摘      要：高光谱遥感是监测土壤盐渍化的重要手段之一,但野外光谱反射率易受土壤水分的影响,导致盐分监测精度难以保证。为有效消除水分因素,提高土壤含盐量反演精度,该研究以银川平原盐渍化土壤为研究对象,以野外土壤光谱反射率(reflectance,Ref)和实测土壤含盐量为数据源,分析不同含水率的土壤光谱特征,将反射率经过一阶微分(first derivative of reflectance,FDR)、正交信号校正(orthogonal signal correction,OSC)和一阶微分-正交信号校正(first derivative of reflectance-orthogonal signal correction,FDR-OSC)变换,分析各光谱数据与含盐量、含水率的相关性,确定最佳“除水方法,然后基于支持向量机(support vector machine,SVM)建立土壤含盐量反演模型。结果表明:1)含水率与土壤光谱反射率呈反比,光谱在1430、1950、2200 nm附近存在吸收带,1950 nm附近为最主要吸收波段,且存在向长波漂移的现象。2)光谱数据与含水率相关性由强到弱的顺序为:Ref、OSC、FDR、FDR-OSC;与含盐量相关性由强到弱的顺序为:FDR-OSC、FDR、OSC、Ref。3)基于FDR-OSC“除水的SVM含盐量模型决定系数R_(c)^(2)、R_(p)^(2)和相对分析误差(relative prediction deviation,RPD)分别达到0.952、0.960和5.04,具有极强的拟合和反演能力。研究结果可为银川平原及同类地区土壤含盐量的精准监测提供科学依据。