欢迎来到天天文库
浏览记录
ID:34850007
大小:22.72 MB
页数:78页
时间:2019-03-12
《黑土有机质含量的高光谱估测模型研究》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、————————————————————————黑土有机质含量的高光谱估测模型研究————————————————————————StudyonHyper-SpectralModelsforPredictingBlackSoilOrganicMatterContent作者姓名:印影专业名称:地球探测与信息技术指导教师:姜琦刚教授学位类别:工学硕士答辩日期:2015年05月29日黑土有机质含量的高光谱估测模型研究中文摘要(作者:印影指导教师:姜琦刚)东北黑土是不可再生的宝贵资源,关系到东北地区乃至全国的粮食生产、经济发展以及生态环境,然而对黑土的过度开发以及不
2、合理的耕作方式等造成了土壤的贫瘠化,水土流失严重。因此有必要及时对土壤属性进行测定与质量评价,保护黑土资源刻不容缓。高光谱遥感技术的发展为土壤理化参数的获取提供了一种便捷、高效的手段。相比传统方法,更省时省力,降低成本;相比常规多光谱遥感,能提高反演精度。其较高的光谱分辨率能为分析土壤表层情况、内在属性等提供详细的数据,目前已经在估测土壤有机碳、水分、氮、磷、钾等相关元素含量方面有较为广泛的应用。本文以东北典型黑土区的农田土壤为研究对象,以68个黑土样本的实测高光谱数据和有机质含量为主要数据源。土壤光谱曲线是其各个属性成分综合作用的结果,分析土壤的反射光谱特
3、征是进行有机质含量估测的基础。在对黑土光谱数据进行断点校正、平滑去噪和变换处理后,首先比较分析了不同有机质含量等级下、不同光谱分辨率下,黑土室内光谱曲线特征的差异,并将室内、野外黑土光谱进行了对比,利用单相关分析,得出有机质的响应波段范围。然后,基于光谱分析技术和统计学原理,利用黑土光谱数据及其变换形式分别建立了多元逐步回归、偏最小二乘和支持向量机回归模型来对有机质含量进行估测,并分析对比了各种模型的精度。主要得到以下结论:黑土室内光谱曲线整体光滑平缓,反射率随着波长增大而逐渐升高,属于有机质控制类型,有机质影响着整个波段的光谱特征,尤其是可见光波段。室内与
4、野外的黑土光谱曲线特征基本相似,由于不受外在环境影响,光谱曲线更加光滑规整,一些细节特征更加明显。有机质响应波段范围较宽,当采样间隔增至10nm时,曲线更为光滑,光谱特征几乎没有改变;当采样间隔大于20nm时,黑土光谱的吸收特征随着光谱分辨率的降低逐渐削弱。有机质含量与黑土光谱反射率呈负相关,显著相关波段为550~680nm,吸光度一阶微分变换对增强相关性的作I用最大,在1274nm处,相关系数达到-0.8。在多元逐步回归模型中,吸光度一阶微分及连续统去除一阶微分的建模效果较好,将黑土有机质含量的对数形式作为因变量后,每个模型的建模和预测精度都有提高。利用全
5、光谱数据建立的偏最小二乘回归模型,建模结果较多元逐步回归有很大改善,其中吸光度光谱一阶微分的PLSR模型结果最优,RPD为2.664,有较好的预测能力。不同光谱分辨率下的PLSR模型,随着光谱分辨率的降低,精度先提高后逐渐降低,在10nm采样间隔时,模型效果最好,说明重采样后不仅保留了原始的光谱特征,还减少了数据的冗余,削弱了噪声的影响。最小二乘支持向量机回归建模结果要优于前两种线性模型,特别是通过PLS提取特征主2成分后,不仅缩短了计算时间,模型稳定性和预测能力都得到增强,RC为0.993,RPD为3.682,缩小了建模和预测精度的差距。关键词:黑土,有机
6、质,高光谱,多元逐步回归,偏最小二乘回归,支持向量机IIStudyonHyper-SpectralModelsforPredictingBlackSoilOrganicMatterContentABSTRACT(Author:YinYingTutor:JiangQigang)TheblacksoilinnortheastChinaisakindofpreciousresourcewhichisnon-renewable.Itplaysaveryimportantroleingrainproduction,economicdevelopmentandtheec
7、o-environmentinnortheastChinaandeventhewholecountry.However,thelong-termhumanactivitiesofover-reclamationandirrationalcultivationresultedinsoilimpoverishment.Thewaterandblacksoilerosionisveryserious.So,itisnecessarytodeterminesoilpropertiesintime.Protecttheblacksoil,brooknodelay.Th
8、edevelopmentofhyperspectra
此文档下载收益归作者所有