干旱区绿洲农田土壤重金属含量高光谱反演

作     者：买买提·沙吾提 阿不都艾尼·阿不里 胡昕 Mamat SAWUT;Abudugheni ABLIZ;HU Xin

作者机构：新疆大学地理与遥感科学学院新疆乌鲁木齐830017 新疆绿洲生态重点实验室新疆乌鲁木齐830017 智慧城市与环境建模自治区普通高校重点实验室新疆乌鲁木齐830017 

出 版 物：《中国环境科学》 (China Environmental Science)

年 卷 期：2024年第44卷第4期

页      面：2208-2216页

核心收录：

学科分类：12[管理学] 1204[管理学-公共管理] 082803[工学-农业生物环境与能源工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 120405[管理学-土地资源管理] 

基　　金：新疆自然科学计划(自然科学基金)联合基金资助项目(2021D01C055) 国家自然科学基金资助项目(42167058) 

主　　题：GWR及OLS模型 土壤重金属含量 高光谱 空间分布特征 渭干河-库车河绿洲 

摘      要：对新疆渭库绿洲土壤样本的As、Hg、Pb、Cr、Zn和Cu共6种重金属含量与高光谱关系进行分析,基于逐步回归方法筛选出特征波段,采用地理加权回归(GWR)和普通最小二乘法回归(OLS)构建土壤重金属的高光谱反演模型.结果显示:1)研究区的6种重金属元素含量存在一定的差异,土壤中的平均重金属含量依次为ZnPbCrCuAsHg,均未超过国家土壤背景值.研究区的Pb平均含量高于当地(新疆)土壤背景值,即研究区表土层中的Pb元素明显富集;2)不同的光谱变换使土壤重金属的光谱特征均得到了增强,但强度有所差异,经过二阶微分变换(SD)和一阶立方根微分变换(CRFD)的土壤光谱相对于原始光谱增强最显著;3)从模型验证来看,在反演6个土壤重金属元素含量时,GWR的R^(2)高于OLS,其中Zn的R^(2)接近0.8,Cu的R^(2)接近0.6,表明模型有一定预测能力,而As、Hg、Pb和Cr的R^(2)均依然低于0.5,模型预测能力并不理想;4)两种模型预测的6种土壤重金属含量的空间分布表现出一定的空间差异性.其中,As元素空间分布差异在这两种预测模型中最大,而其余5种重金属元素Hg、Pb、Cr、Zn和Cu的分布则较为均匀.通过高光谱反射率估算土壤重金属元素含量,实现了干旱区绿洲农田土壤重金属元素含量的高效快速反演,为干旱区绿洲农田土壤重金属元素含量动态监测提供了可靠的技术支撑.