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土壤光谱特性的研究

作　者: 张晋
导　师: 常庆瑞
学　校: 西北农林科技大学
专　业: 土地资源与空间信息技术
关键词: 光谱反射率土壤粒径光照高度角土壤湿度回归模型
分类号: TP79
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

土壤是植被赖以生存的立地之本,从遥感分析解译角度来看,土壤又是植被的背景。因此,土壤反射光谱特性及其变化规律的研究不仅对土地资源的遥感调查有着重要意义,而且对植被的遥感调查、遥感目视解译、计算机自动分类识别也有重要意义。本研究主要是以ASD-Field Spec Pro Dual VNIR便携式地物光谱仪为光谱数据获取手段,以土壤为研究对象,提取土壤光谱信息为目标,进行了土壤光谱特性的研究。本论文围绕高光谱土壤信息的特征提取,通过对获取的土壤样品高光谱反射率进行倒数、对数、微分等数学变换,运用单相关方法进行分析,建立了土壤反射率与土壤粒径、光照高度角、土壤湿度等因素之间的定量回归模型。取得的主要结论和进展如下:1、不同粒级土壤反射光谱特征:土垫旱耕人为土各层次光谱反射率表现为淀积层>粘化层>覆盖层;土壤光谱反射率与土壤粒级呈负相关关系,在350nm附近的相关性最强;反射率的各种变换形式的微分(一阶微分和二阶微分)对土壤粒级敏感光谱指标的探测是无效的;对覆盖层土样建立线性回归模型,经过统计检验,以乘幂形式为最佳,但在大部分波段上拟合度仍然不高。2、光照高度角对土壤反射率的影响:随着光照高度角的增大,土壤反射率先降低,在45°附近达到极小值,而后逐渐升高;土壤光谱反射率与光照高度角之间的线性相关性很弱,最高相关系数只有0.4,而对反射率及其倒数形式进行一阶微分变换后,相关性普遍增强,相关系数最高可以达到0.7;土壤光谱反射率与光照高度角在各个波段的二次回归模型均有很好的拟合效果,R2在0.9以上。造成不同光照高度角土壤反射率不同的原因可能是土粒之间的阴影差异和粗糙度不同。3、土壤湿度对光谱反射率的影响:光谱反射率与土壤含水量呈负相关关系,在含水量>18%后,土壤的光谱反射率随含水量的变化在小范围内波动;土壤光谱反射率与含水量之间的相关性很强,相关系数普遍超过了0.8,并且波长越长,相关性越强;在红外部分(760～1050nm),含水量与光谱反射率的对数定量模型的拟合效果非常好,R2在0.9以上,因此在红外波段可以采用对数定量模型来推算土壤的含水量情况。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章引言  10-20
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 高光谱遥感概论  11-14
  1.3 土壤光谱研究  14-19
    1.3.1 选题的目的和意义  14
    1.3.2 选题的依据  14-15
    1.3.3 国内外研究概况  15-19
  1.4 研究目标和研究内容  19-20
    1.4.1 主要研究目标  19
    1.4.2 主要研究内容  19-20
第二章材料与方法  20-23
  2.1 土壤样本的采集与准备  20-21
    2.1.1 气候概况  20-21
    2.1.2 土壤剖面的描述  21
  2.2 测试仪器与研究方法  21-22
    2.2.1 ASD 光谱辐射仪  21
    2.2.2 研究方法  21-22
  2.3 技术路线  22-23
第三章不同土壤粒径的反射光谱特性  23-40
  3.1 引言  23-24
  3.2 实验方法  24-25
    3.2.1 测定方法  24
    3.2.2 数据处理方法  24-25
  3.3 结果与分析  25-38
    3.3.1 土壤反射光谱特征曲线  25-29
    3.3.2 土壤反射率及其变换形式的微分光谱曲线  29-31
    3.3.3 单相关分析  31-34
    3.3.4 回归分析  34-38
  3.4 结论  38-40
第四章光照高度角对土壤反射光谱特性的影响研究  40-48
  4.1 引言  40
  4.2 实验方法  40-41
  4.3 结果与分析  41-46
    4.3.1 土壤反射光谱特征曲线  41-43
    4.3.2 单相关分析  43
    4.3.3 回归分析  43-46
  4.4 结论  46-48
第五章土壤水分光谱特征研究  48-59
  5.1 引言  48-49
  5.2 实验方法  49-50
    5.2.1 土壤水分含量的测定  49-50
    5.2.2 光谱测量  50
  5.3 结果与分析  50-57
    5.3.1 不同含水量的土壤光谱反射率  50-51
    5.3.2 相对反射率  51-53
    5.3.3 单相关分析  53
    5.3.4 回归分析  53-57
    5.3.5 土壤水分遥感讨论  57
  5.4 结论  57-59
参考文献  59-64
致谢  64-65
作者简介  65

土壤光谱特性的研究

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