基于高光谱数据和modis影像的土壤特性的定量估算

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1、万方数据UniversityCode：10225RegisterCode：B13017DissertationfortheDegreeofDoctorQUANTITIVEESTIMATIONOFSOILCHARACTERISTICSBASEDONHYPERSPECTRALDATAANDMODISIMAGESCandidate：Supervisor：AssociateSupervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Speciality：Dateof0ralExamination：University：Q

2、iaoLuRui·qingSongLi．xinChenPHDForestryProtectionMarch202013NortheastForestry万方数据摘要llYIllllIl2lllllIl7llUll2llUllllIlll71112111111711Y2721727土地作为一种不可再生的自然资源，是人类社会生存和发展的最重要条件之一，由于人类对土壤资源认识的不伞面性，森林肆意砍伐、土地盲目开发，使的近年来土地耕地面积不断锐减，土壤质量迅速下降，生态环境受到严重破坏。高光谱遥感以其多波段且连续性、高分辨率等特点，

3、及时、准确的获取大面积的土壤环境信息提供了依据，这对土壤质量监测、农业生产、生态环境维护与治理具有现实意义。以黑龙江省大庆地区土壤为研究对象，采用野外调查取样与室内高光谱(350-2500mn)数据测定、MODIS影像相结合的方法，采集126个土壤样本，构建基于偏最小二乘法(PLSR)和BP神经网络(BPNN)建立的土壤有机质SOM、全氮N、全磷P、全钾K、重金属(HM)、盐碱含量的光谱估算模型。同时利用MODIS影像对土壤各成分信息专题制图。研究结果显示：1)按照土壤类型和土地利用方式的不同，采集土样并分析土壤有机质SOM

4、、全氮N、全磷P、全钾K、重金属(Co、Cd、F、Hg、V、Se、Cr、Cu、As、Pb、Ni、Mn、Zn)、全盐量、总碱度和碱化度的含量。2)土壤机械组成，土壤水分，土壤有机质等是影响土壤光谱曲线特征的重要因素。当土壤中所含水分达到70％临近饱和状态时，土壤的反射率极低，且1400nm和1900hm的两个水分吸收带随着土壤水分的增加，吸收峰随之变宽。3)土壤光谱预处理对于模型的建立起到决定性的作用，文本采取标准正态变量校正(StandardNormalVariateTransformmion，SNV)、多元散射校正(Mul

5、tiplicativeScatterCorrection，MSC)、数学运算组合、去包络线法(ContinuumRemoved)及衍生值等19种处理方式，土壤各指标含量与处理后的光谱指数的相关性显著提高。4)利用偏最小二乘PLSR和BP神经网络建立土壤有机质SOM、全氮N、全磷P、全钾K、重金属(Co、Cd、F、Hg、V、Se、Cr、Cu、As、Pb、Ni、Mn、Zn)全盐量、总碱度，碱化度的高光谱估算模型精度较高，RMSE较低，土壤各指标含量精确的估算是可行的。5)利用高光谱波段模拟MODIS多波段，并建立土壤SOM、全氮

6、N、全磷P、全钾K、重金属(Co、Cd、F、Hg、V、Se、Cr、Cu、As、Pb、Ni、Mn、Zn)盐碱含量的偏最小二乘模型，大多数土壤指标估算精度在0．7以上，可实现精确的估算，全碱度、Hg和P模拟R2较低，只能用于粗略估算。6)根据偏最小二乘模型结果结合MODIS影像，对大庆地区土壤SOM、伞氮N、伞磷P、全钾K、重金属(Co、Cd、F、Hg、V、Se、Cr、Cu、As、Pb、Ni、Mn、Zn)、全盐量、总碱度和碱化度专题制图，建立较为精细的土壤信息空间分布图。万方数据东北林_k大学博士学位论文关键词高光谱遥感；MOD

7、IS影像：PLSR：BPNN；专题制图万方数据AbstractAsanon-renewablenaturalresource．soiliSoneofthecrucialconditionsthatsupportsthesurvivalanddevelopmentofhumansociety．Recentyears，overdeforestingandoverdevelopingwithincompleteunderstandingofsoilconditionscausedaseriesofproblemssuchasthe

8、decliningoffarmland，thesoildegradation，andenvironmentdeterioration．Hyperspectralremotesensingtechniquewithspecialadvantagesofhighspectralresoluti