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基于植被指数-盐分指数特征空间的黄河三角洲盐渍化遥感监测研究

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山东农业科学 2016年第5期48卷 137-141页

作者：樊彦国张维康刘敬一中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580

受地理位置影响,黄河三角洲地区土壤盐渍化现象比较严重,已经影响到当地农业和经济的可持续发展。遥感为盐渍化监测提供了一种简单高效的手段。本研究依据特征空间理论,采用植被指数和盐分指数构建二维特征空间,对黄河三角洲地区的盐渍... 详细信息

受地理位置影响,黄河三角洲地区土壤盐渍化现象比较严重,已经影响到当地农业和经济的可持续发展。遥感为盐渍化监测提供了一种简单高效的手段。本研究依据特征空间理论,采用植被指数和盐分指数构建二维特征空间,对黄河三角洲地区的盐渍化现象进行分析,构建遥感监测模型,并结合实测含盐量数据进行精度验证。结果表明,该模型虽然可以模拟盐渍化的整体趋势,但精度还有待提高,究其原因,可能与混合像元的影响有关,后续需进一步研究以提高模型精度。

关键词：盐渍化特征空间植被指数盐分指数黄河三角洲

多源遥感对宁夏干湿季土壤含盐量敏感性分析与定量反演

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生态学杂志 2023年第9期42卷 2286-2295页

作者：王怡婧贾萍萍陈睿华张俊华宁夏大学地理科学与规划学院银川750021 南京信息工程大学地理科学学院南京210044 宁夏大学生态环境学院银川750021 西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室银川750021 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

快速准确反演干旱地区土壤盐渍化程度是有效防止盐渍化扩张的前提。为探讨地面高光谱和Landsat 8 OLI影像数据针对干湿季土壤含盐量敏感性分析与定量反演的问题,本研究以宁夏银北平罗县干季(4月)和湿季(10月)表层土壤(0~20 cm)含盐量、... 详细信息

快速准确反演干旱地区土壤盐渍化程度是有效防止盐渍化扩张的前提。为探讨地面高光谱和Landsat 8 OLI影像数据针对干湿季土壤含盐量敏感性分析与定量反演的问题,本研究以宁夏银北平罗县干季(4月)和湿季(10月)表层土壤(0~20 cm)含盐量、地面高光谱和Landsat 8 OLI影像为数据源,利用线性和非线性函数检验2种光谱数据及其对应盐分指数对研究区土壤含盐量的敏感性。采用偏最小二乘回归(PLSR)、支持向量机(SVM)和反向传播神经网络模型(BPNN)构建地面高光谱和Landsat 8 OLI影像的盐分估算模型。结果表明:干、湿季土壤含盐量平均值分别为6.17和4.28 g·kg^(-1),土壤盐渍化较为严重;不同季节地面高光谱和影像光谱对土壤含盐量敏感的波段和盐分指数不同,地面高光谱经重采样波段和盐分指数与土壤含盐量敏感性均表现为极显著;干、湿季土壤含盐量的BPNN估算模型稳定性和预测能力均优于PLSR和SVM模型;干、湿季均以高光谱-BPNN模型效果最佳,其决定系数R2分别为0.739和0.819,RPD分别为1.49和1.95;经重采样地面高光谱模型校正后的干季影像模型精度R2从0.685提升到0.844;湿季影像模型精度R2从0.654提升到0.788,有效提高了较大尺度下的土壤含盐量估算精度。本研究实现了遥感监测土壤含盐量由点向面的空间转换,为宁夏银北地区土壤盐渍化的识别和防治提供了科学参考。

关键词：盐渍化盐分指数地面高光谱 Landsat 8 OLI影像模型

博斯腾湖湖滨绿洲土壤表层含盐量高光谱估算模型

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中国土壤与肥料 2022年第1期 1-8页

作者：江远东李新国杨涵赵慧新疆师范大学地理科学与旅游学院新疆乌鲁木齐830054 新疆干旱区湖泊环境与资源实验室新疆乌鲁木齐830054

以博斯腾湖湖滨绿洲为研究区,对土壤高光谱反射率R进行数学光谱变换,并计算其差值型、比值型、归一化型3种盐分指数,通过显著性检验优选特征波段,结合土壤表层盐分实验数据,构建基于地理加权回归模型的土壤表层盐分含量估算模型。研究... 详细信息

以博斯腾湖湖滨绿洲为研究区,对土壤高光谱反射率R进行数学光谱变换,并计算其差值型、比值型、归一化型3种盐分指数,通过显著性检验优选特征波段,结合土壤表层盐分实验数据,构建基于地理加权回归模型的土壤表层盐分含量估算模型。研究结果表明:1)土壤表层盐分含量平均值为7.535 g·kg^(-1),其光谱变换建模选取的特征波段集中在466~482、1669~1728、1979~2371 nm,其中对数倒数的一阶微分(1/lg R)′相关性较好,相关系数绝对值为0.672;2)构建3种盐分指数优选的特征波段集中在1700~1728、1992~2014、2375~2405 nm,建立的模型决定系数均大于0.870,光谱反射率R的决定系数仅为0.621;3)差值型盐分指数优选特征波段建立的地理加权回归模型为最优模型,建模集与检验集的决定系数R2分别为0.934和0.915,RMSE分别为1.186和0.917。

关键词：土壤盐分高光谱数据盐分指数地理加权回归模型湖滨绿洲

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不同盐结皮光谱特征及其盐渍化信息预测研究

农业机械学报 2018年第12期49卷 325-333,370页

作者：张俊华孙媛贾科利高曦文张学艺宁夏大学环境工程研究院银川750021 宁夏旱区资源评价与环境调控重点实验室银川750021 宁夏大学资源环境学院银川750021 宁夏气象防灾减灾重点实验室银川750002

盐碱地是我国重要的后备耕地资源,为及时、准确获取土壤盐渍化信息,以宁夏银北地区不同盐结皮土壤为研究对象,运用土壤学和地统计学方法,以土壤野外原位光谱数据和室内盐分指标测定数据为基本信息源,系统分析不同盐结皮光谱特征,确定对... 详细信息

盐碱地是我国重要的后备耕地资源,为及时、准确获取土壤盐渍化信息,以宁夏银北地区不同盐结皮土壤为研究对象,运用土壤学和地统计学方法,以土壤野外原位光谱数据和室内盐分指标测定数据为基本信息源,系统分析不同盐结皮光谱特征,确定对结皮层pH值、电导率(EC)和盐分离子含量最敏感的土壤光谱反射率转换形式、波段和光谱盐分指数,进而建立并验证基于敏感盐分指数的盐分指标预测模型。结果表明:研究区白碱结皮光谱反射率在450～1 050 nm波段最高,马尿碱结皮次之,黑油碱结皮最低。通过野外光谱反射率可以将研究区主要盐结皮类型进行分类。反射率平滑后再经过一阶微分、倒数对数一阶微分、连续统去除和连续统去除一阶微分转换后,最大相关系数比只作平滑处理的反射率显著增大。与pH值、EC和CO2-3、Mg2+含量相关性最强的转换方式是连续统去除一阶微分,与SO2-4、Ca2+、K+含量相关性最强的转换方式是倒数对数一阶微分,与HCO-3、Cl-、Na+含量相关性最强的转换方式是一阶微分。整体上连续统去除一阶微分与各盐分指标的相关性最强。整体来看,盐分敏感区域在蓝光450、470、485 nm附近,绿光501、575 nm附近,红光680 nm附近和近红外多个波段。与各盐分指标相关性最强的盐分指数分别为:pH值为盐分指数S1,Cl-、K+含量为盐分指数SI3,SO2-4、Mg2+含量为盐分指数S2,EC和HCO-3、Na+含量为盐分指数S3,CO2-3、Ca2+含量为盐结皮指数SCI。除CO2-3含量外,利用敏感盐分指数可以准确预测土壤结皮层pH值、EC和其他盐分离子含量,其中对Na+含量的拟合度最大。该研究可为银北地区不同盐结皮土壤分类及盐渍化信息的准确预测提供科学依据。

关键词：盐结皮光谱特征敏感波段盐分指数预测

基于多光谱遥感的盐渍化评价指数对宁夏银北灌区土壤盐度预测的适用性分析

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国土资源遥感 2021年第2期33卷 124-133页

作者：吴霞王长军樊丽琴李磊宁夏农林科学院农业资源与环境研究所银川750002

土壤盐渍化是影响干旱区土壤健康的重要因素之一,因此快速获取土壤盐度信息、监测土壤盐度变化对干旱区土地资源合理利用和土壤恢复至关重要。本研究选取宁夏平原土壤盐渍化较重的银北灌区为研究区域,以野外采集的52个土壤样本和同时期L... 详细信息

土壤盐渍化是影响干旱区土壤健康的重要因素之一,因此快速获取土壤盐度信息、监测土壤盐度变化对干旱区土地资源合理利用和土壤恢复至关重要。本研究选取宁夏平原土壤盐渍化较重的银北灌区为研究区域,以野外采集的52个土壤样本和同时期Landsat8 OLI遥感影像为数据基础,采用相关分析和曲线回归分析法对基于多光谱遥感数据构建的土壤盐渍化评价指数与实测土壤电导率(electrical conductivity,EC)的相关关系和拟合度进行了定量化分析。结果表明:①采样时期研究区土壤盐度较轻,非盐渍化和轻度盐渍化土壤样本合计占比82.68%;②盐度指数与土壤EC的相关性整体高于植被指数,全样本中盐分指数S3(salinity index 3,S_(3))、盐分指数S5(salinity index 5,S_(5))、盐分指数S6(salinity index 6,S_(6))和盐分指数SI(salinity index,SI)与土壤EC的相关性均达到0.50以上;③全样本中与土壤EC拟合度较高的为盐分指数S2(salinity index 2,S_(2)),S_(3),S_(5)和SI,其中S_(5)的表现最好(R^(2)=0.406),不同盐度水平下指数与土壤EC的拟合度随土壤盐度升高而显著增加,中重度盐渍化中指数与土壤EC的拟合度最高的为指数S_(1)(salinity index 1,S_(1))(R^(2)=0.730)和S_(2)(R^(2)=0.724);④拟合模型中,基于Cubic模型、Quadratic模型和S模型计算的评价指数与土壤EC的拟合度较高。本研究分析了多种土壤盐渍化评价指数在银北灌区土壤盐度监测中的适用性,得出的初步结论可为宁夏银北灌区土壤盐度遥感监测提供参考依据。

关键词：土壤盐渍化盐分指数植被指数曲线拟合 Landsat

采用高光谱指数的龟裂碱土盐碱化信息提取与分析

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红外与激光工程 2014年第12期43卷 4153-4158页

作者：关红贾科利张至楠宁夏大学资源环境学院宁夏银川750021 宁夏沙漠信息智能感知重点实验室宁夏银川750021

以宁夏平罗县为研究对象,将Unispec-SC便携式光谱仪测得的盐渍化光谱数据和实验室测得的土壤含盐量数据作为基础数据源。运用高光谱数据处理方法,分析不同盐渍化地区植被的光谱特征曲线;对实测植被、土壤光谱曲线进行对数、均方根和一... 详细信息

以宁夏平罗县为研究对象,将Unispec-SC便携式光谱仪测得的盐渍化光谱数据和实验室测得的土壤含盐量数据作为基础数据源。运用高光谱数据处理方法,分析不同盐渍化地区植被的光谱特征曲线;对实测植被、土壤光谱曲线进行对数、均方根和一阶微分等变换,筛选与土壤含盐量相关性最好的变换形式和特征波段构造盐分指数SI及多种植被指数,利用多元非线性回归分析建立土壤盐渍化遥感监测模型。结果表明:土壤、植被光谱一阶微分变换与土壤含盐量响应敏感;协同盐分指数SI和植被指数MSAVI构造的土壤盐渍化指数模型,模拟值和实测值相关系数达到0.758 9,模拟效果很好,实现快速提取该区域的土壤盐渍化信息。

关键词：光谱特征波段盐分指数植被指数土壤盐渍化

基于高光谱和Landsat-8 OLI影像的盐渍化土壤水盐估算模型构建

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生态学杂志 2020年第7期39卷 2456-2466页

作者：贾萍萍孙媛尚天浩张俊华宁夏大学资源环境学院银川750021 宁夏大学环境工程研究院银川750021 宁夏旱区资源评价与环境调控重点实验室银川750021

水盐信息的迅速获取是盐碱地改良利用的重要基础数据。以宁夏银北平罗县盐渍化土壤为研究对象,基于实测土壤水分、盐分含量和高光谱数据反射率及其同期Landsat-8 OLI多光谱影像数据,利用重采样技术进行实测高光谱数据与OLI影像波段匹配... 详细信息

水盐信息的迅速获取是盐碱地改良利用的重要基础数据。以宁夏银北平罗县盐渍化土壤为研究对象,基于实测土壤水分、盐分含量和高光谱数据反射率及其同期Landsat-8 OLI多光谱影像数据,利用重采样技术进行实测高光谱数据与OLI影像波段匹配,采用11个线性和非线性函数筛选出敏感波段和11个盐分指数,基于多元线性回归(MLR)、偏最小二乘回归(PLSR)和支持向量机(SVM)分别构建土壤含水率(SMC)和含盐量(SSC)的估算模型。结果表明:重采样处理后的实测高光谱波段反射率与OLI影像波段反射率具有极显著相关性,基于线性和非线性函数筛选出的重采样敏感波段及影像盐分指数为自变量构建MLR、PLSR和SVM的SSC估算模型决定系数R2分别为0.626、0.510和0.829,SMC估算模型R^2分别为0.455、0.204和0.731,土壤盐分和水分的SVM估算模型的稳定性和预测能力均优于MLR和PLSR模型,适用于研究区SSC和SMC估算。结果可以为研究区及同类地区不同时期土壤水盐信息估算提供科学依据。

关键词：盐渍化土壤含水率盐分指数波段支持向量机

基于实测高光谱和Landsat 8 OLI影像的土壤盐化和碱化程度反演研究

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土壤通报 2020年第3期51卷 511-520页

作者：贾萍萍张俊华孙媛贾科利毛鸿欣宁夏大学资源环境学院宁夏银川750021 宁夏大学环境工程研究院宁夏银川750021

针对宁夏银北地区土壤盐碱化定量监测的需要,利用实测土壤高光谱和Landsat 8 OLI多光谱影像数据采用多项式、多元线性回归等方法进行土壤含盐量和pH值反演研究,并对影像光谱反演模型进行校正,以提高遥感定量反演精度。结果表明:(1)基于... 详细信息

针对宁夏银北地区土壤盐碱化定量监测的需要,利用实测土壤高光谱和Landsat 8 OLI多光谱影像数据采用多项式、多元线性回归等方法进行土壤含盐量和pH值反演研究,并对影像光谱反演模型进行校正,以提高遥感定量反演精度。结果表明:(1)基于实测光谱的土壤含盐量反演精度均高于基于OLI影像反演精度;基于实测光谱敏感波段反射率反演精度高于实测盐分指数反演精度,其中实测光谱经平滑后敏感波段建立的模型效果最佳(R^2=0.695)。(2)基于实测光谱平滑后敏感波段建立的pH值反演模型精度最高且最稳定(R^2=0.545),基于OLI影像光谱反演精度低于实测光谱,但也通过了显著性检验和精度验证。(3)经实测光谱模型校正后的Landsat 8 OLI影像光谱的土壤含盐量反演模型R^2从0.347提高到0.623。研究结果可以为准确、快速地定量监测当地土壤盐分含量、pH值的变化提供科学依据和技术手段。

关键词：盐碱土敏感波段盐分指数实测高光谱 Landsat 8 OLI影像

基于高分一号卫星影像的延安市顾屯流域耕地盐渍化定量反演

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科学技术与工程 2021年第13期21卷 5228-5235页

作者：李志刚许强赵宽耀陈婉琳王晓晨方汕澳李为乐成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室成都610059

2013年陕西省延安市顾屯流域实施治沟造地工程后,部分新增耕地内出现盐渍化现象。为获取盐渍化空间分布特征,以顾屯流域作为研究区,基于高分一号影像及相应时间段内室内实测数据,通过盐分指数模型与高分影像特征波段建立的支持向量机(su... 详细信息

2013年陕西省延安市顾屯流域实施治沟造地工程后,部分新增耕地内出现盐渍化现象。为获取盐渍化空间分布特征,以顾屯流域作为研究区,基于高分一号影像及相应时间段内室内实测数据,通过盐分指数模型与高分影像特征波段建立的支持向量机(support vector machine,SVM)模型对工程后所有耕地进行了盐渍化定量反演。研究表明,选取的盐分指数(salinity index,S3)与盐分相关性最好,反演模型R^(2)为0.742;筛选了3个特征波段组合,利用SVM方法建模,结果显示基于波段1与波段3组合(P_(1)P_(3))的SVM模型表现了最优的反演能力,R^(2)达到0.867;SVM模型反演结果显示研究区正常土壤面积占26.62%,轻度盐渍化占43.52%,中度盐渍化区域为29.82%,重度盐渍化几乎没有。研究对于耕地资源保护及后续工程建设具有积极意义。

关键词：顾屯流域盐渍化高分一号卫星盐分指数支持向量机(SVM)