丹江口库区土壤镍含量高光谱反演方法

为探讨土壤高光谱法反演土壤重金属含量的可行性,以丹江口库区具有代表性的55个土壤样品为研究对象,应用高光谱技术对研究区土壤镍含量进行反演方法研究。对土壤的原始光谱数据,进行6种形式的微分变换。按最大正相关性和最小负相关性共筛选了12维光谱特征,利用随机森林回归(random forest regression,RFR)和极限梯度提升树回归(extreme gradient boosting regression,XGBR)建立了土壤镍含量的高光谱反演模型。分析结果表明:土壤镍含量反演的最优波段主要出现在1 686nm、2 238nm和2 254nm处;基于波段特征的XGBR模型稳定性和拟合精度总体优于RFR模型,稳定性系数R~2高达0.93,均方根误差为样本镍含量均值的10.1%,拟合精度较高。文章最后利用土壤高光谱数据,采用XGBR模型对丹江口库区土壤镍含量进行了有效估测。     

高光谱遥感反演土壤重金属含量研究进展

土壤重金属污染是当今重要的世界性环境问题之一。如何快速高效地获取土壤重金属含量及分布信息是进行污染风险评价及预测研究的前提。高光谱遥感具有无损、实时获取信息的优势,利用高光谱技术反演土壤重金属含量仍处于探讨阶段,对其反演机理和建模方法的研究成果进行了介绍和分析。认为充分研究不同类型土壤对重金属的吸附特性,是深入理解重金属含量反演机理的基础。加强不同土壤类型、不同污染程度的案例对比分析,发展光谱信号处理方法,引入非线性建模算法,构建重金属形态量反演模型,是土壤重金属含量遥感估算研究的重要研究方向。     

越冬长季节日光温室番茄高产栽培配套技术研究

本文主要论述了镍对植物生长的必需性和土壤镍的植物有效性.现已证明,镍是高等植物的必需微量元素.它作为脲酶的金属辅基参与氮代谢,从而对高等植物生命周期的完成是必不可少的.土壤平均镍含量为5～50mg/kg,其形态包括水溶态、交换态、吸附态和矿物态.其中对植物有效的包括水溶态、交换态和部分吸附态镍.镍的植物有效性受土壤pH、质地和土壤有机质等影响.     

基于双角度AATSR遥感数据的组分温度反演

以甘肃省张掖绿洲为研究区域,基于双角度、多光谱AATSR数据,利用土壤-植被线性混合辐射传输模型反演了张掖绿洲整个生长季的植被和土壤组分温度,并对AATSR不同观测角度间配准前后反演的组分温度结果进行了比较。结果表明:在利用双角度数据进行组分温度反演时,不同观测角度间的配准对反演结果的影响不容忽视。 进一步利用机载WIDAS观测数据反演的盈科附近植被与土壤组分温度及盈科站实测的地表辐射温度对AATSR数据反演得到的组分温度进行了验证,结果表明基于AATSR双角度数据和土壤-植被线性混合模型的结合反演得到的组分温度具有合理的时间和空间变化趋势,也能够较好地反映张掖绿洲植被生长以及组分温度的变化趋势。     

基于多源遥感数据协同反演森林地表土壤水分研究

土壤水分在土壤监测中是一项重要的指标,对于农业生产、生态环境以及水资源管理有着重要的影响.随着遥感建模与反演理论的不断成熟,其逐渐成为分析土壤指标的重要技术与手段.因此,利用光学影像与雷达影像数据,以大兴安岭地区漠河市为研究区域,分别建立以Landsat 8为数据源的土壤水分反演模型和由Landsat 8影像数据与GF...     

基于遗传算法和雷达后向散射模型的地表参数反演研究

在地表自然裸露条件下,利用雷达后向散射系数反演地表粗糙度及地表土壤含水量已经开展了很多的研究,许多学者提出了很多相关的模型及反演技术。在已有散射模型的基础上,利用遗传算法反演地表参数,并且对反演效果进行了验证;然后分别基于AIEM模型和Oh模型对SIR-C雷达图像进行了反演计算,并对反演结果作了统计分析,从而为利用雷达图像反演地表信息提供了新的研究思路。     

基于Sentinel-1与FY-3C数据反演植被覆盖地表土壤水分

基于新一代的Sentinel-1SAR数据与FY-3C的MWRI数据,研究植被覆盖地表土壤湿度反演方法。为消除植被对土壤湿度反演影响,首先利用FY-3C/MWRI的微波极化差异指数MPDI,建立植被含水量反演模型;然后,结合植被含水量反演模型和水—云模型,发展一种主被动微波联合反演植被覆盖地表土壤含水量模型;最后,在江淮地区开展反演试验,利用观测的土壤湿度数据进行反演结果的精度验证。结果表明:(1)对于植被覆盖地表土壤湿度反演,由FY3C/MWRI提取的MPDI对于去除植被影响效果较好;(2)相比于VH极化哨兵1号卫星数据,VV极化数据更适用于土壤含水量的反演,能够得到更高的土壤湿度反演精度;(3)哨兵1号卫星数据能够获得较高精度的土壤含水量反演结果,试验反演的土壤湿度值与实测值相关系数为0.561 2,均方根误差为0.044cm~3/cm~3。     

基于MODIS数据的黑河流域土壤热惯量反演研究

热惯量法在土壤水分反演中有着广泛的应用。以MODIS数据为基础,选用真实热惯量模型,反演得到了黑河流域的土壤热惯量,为进一步研究流域土壤水分提供可靠的方法和数据。利用地面实测数据对模型参数及反演结果进行了验证,并分析了地表昼夜最大温差、地表反照率及土壤热惯量的季节性变化规律,同时对比了真实热惯量模型与表观热惯量模型反演结果与土壤水分的相关性。结果表明：地表温差、地表反照率及土壤热惯量都具有明显的季节性变化特征;真实热惯量模型相对于表观热惯量模型更有利于土壤水分的反演,且具有广泛的适用性。     

三江源区不同土壤类型有机质含量高光谱反演

近年来高光谱遥感技术被广泛运用于土壤有机质含量反演的研究中。基于三江源区玉树县和玛多县采集的146个土壤样品的室内ASD FieldSpec 4实测光谱数据及4种变换形式,利用偏最小二乘回归(PLSR)和人工神经网络(ANN)建立土壤有机质含量高光谱预测模型。结果表明:ANN模型反演土壤有机质含量的整体精度高于PLSR模型,总均方根误差均在17.51以下;但是,不同土壤类型的最佳反演模型及指标却有所差异:高山草甸土和沼泽土的最佳反演模型和指标均为ANN模型和BD指标,模型总均方根误差分别为10.29和3.29;高山草原土的最佳反演模型是PLSR模型,最佳指标是REF指标,模型总均方根误差为5.59;山地草甸土的最佳反演模型为〖JP2〗PLSR模型,最佳指标为BD指标,模型总均方根误差为4.68。研究发现,利用ANN模型和PLSR模型都能较好地预测三江源区4种土壤类型的有机质含量,而波段深度则是该区域的最佳反演指标。〖JP〗
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卫星遥感反演土壤有机质研究进展

土壤有机质是评价土壤质量的关键指标,了解土壤有机质含量及其空间分布,对实现土壤养分精准管理、促进农业可持续发展具有重要意义。近年来,遥感技术的迅猛发展为土壤属性定量化研究提供了丰富的数据源,卫星遥感反演土壤有机质逐渐吸引了更多的关注。文章针对土壤有机质反演的相关研究,阐述了土壤遥感及传感器发展历程、土壤有机质遥感反演机理;系统归纳了直接法、间接法以及实测高光谱与卫星遥感相结合3种反演方法的发展现状;将不同研究方法的优势及不足进行对比,并详细分析制约土壤有机质反演精度的关键因素,最后对卫星遥感反演土壤有机质的发展趋势进行展望。     

Remote Sensing Inversion Method of Soil Iron Content in the Loess Plateau

The information of soil composition and its spatial distribution could be obtained quickly and efficiently by using spectral technology.In order to accurately estimate the content and distribution characteristics of soil Fe elements in the loess plateau,the typical loess in the eastern part of Yulin was collected in the field.Laboratory physical and chemical analysis,spectral determination and pretreatment,analysis of the correlation between soil iron content and reflection spectrum,screening sensitive bands,using partial least squares modeling to determine the best estimation model.The spectral reflectivity and the selected sensitive bands are mainly distributed at 500 nm,870 nm,1 700 nm and 2 200 nm.The original reflectivity(Ref) modeling results are relatively stable and the prediction effect is the best.The prediction set correlation coefficient R² is up to 0.73 and the Root Mean Square Error(RMSEP) is the smallest.After derivative transform(FDR and SDR) and continuum removal of CR transform,the prediction set R² is 0.61 and 0.64,respectively.The optimal estimation model of soil Fe content(Ref) was applied to the Sentinel-2 multi-spectral remote sensing image to obtain the remote sensing inversion map of soil Fe content by band interpolation.It was found that the distribution characteristics of soil Fe content in the studied area were closely related to the strata.The results of this study can provide support for remote sensing analysis of soil Fe element content and realize rapid spectral mapping of soil iron in the Loess Plateau.     

Remote Sensing Inversion of Soil Zinc Pollution in Gejiu Mining Area of Yunnan

As a product of the development of modern industry and mining industry,heavy metal Zn pollution has gradually invaded the daily production and life of human beings,which is harmful to our physical and mental health.In dealing with large-scale soil environmental monitoring.The traditional heavy metal monitoring method is time-consuming and laborious.Due to its characteristics of high speed,high speed and high efficiency,remote sensing technology has become an important tool for environmental monitoring in the new era.This study takes Yunnan Gejiu mining area as a typical area,collecting sample in field soil and measurement of soil sample spectra and Zn content.Then the band transform method based on the multiplicative transformation was proposed to enhance product conversion relationship between Zn elements and spectral sensitive bands,using the established prediction model and optimal Zn content based on ASTER images to carry out pollution mapping.Research shows that：①the maximum correlation band of Zn elements is the B515 band,close to the absorption peak of sphalerite and smithsonite zinc containing minerals,is an important band of zinc element inversion of soil;②the spectral multiplicative transformation can highlight the sensitive bands of Zn elements,and retain the most sensitive information of the original soil;③in the hypersecretion inversion model of soil zinc content in the study area,the precision of the model established by partial least squares(R=0.90)is the highest(R=0.70);④The inversion results based on ASTER images show that there is a significant correlation between soil Zn pollution and mining activities(Verification accuracy of map R=0.694).The results of this study can provide the basis and technical support for remote sensing quantitative inversion of heavy metal content and large-scale environmental pollution monitoring.     

Hyperion数据玉米叶绿素含量制图

采用星地同步观测方法,对Hyperion影像进行预处理并提取玉米专题信息,计算与遥感影像同步获取的玉米地面实测光谱及其一阶微分形式,作物光谱指数参量与叶绿素含量之间的相关性。结果表明:作物叶绿素含量预测指数TCARI/OSAVI与叶绿素a和叶绿素b的相关性最好,R²分别为0.5694和0.5313。采用其与叶绿素含量进行回归分析,建立叶绿素反演模型。将回归结果应用到提取的玉米区域,得出叶绿素a和叶绿素b含量的空间分布图,直观显示玉米的长势状况,为农业估产和植被长势监测提供重要的数据源。     

基于多源数据的干旱区盐渍地信息提取

土壤盐渍化严重威胁着干旱区绿洲的稳定与可持续发展,因此借助遥感手段快速提取盐渍地信息并及时掌握其空间分布有着重要的现实意义。以塔里木盆地北缘盐渍地普遍发育区域库车绿洲为例,探讨了干旱区以盐生植被红柳为主要覆盖的盐渍地信息的提取方法。综合利用TM卫星图像数据以及Radarsat雷达数据,分析了研究区主要地物的光谱特征及其波段间的相互运算,从而分析盐渍地与其它地物之间的可分性。着重分析了雷达波段作为一个波段加入ETM的6波段中一起参与主成分变换后对盐渍地信息的提取。研究表明：K-L-5（第五主成分）是提取重度盐渍地信息的最佳波段,TM1是区分红柳覆盖区（轻、中度）盐渍地信息的最佳波段,提取盐渍地信息时混分的水体信息可以通过MNDWI（改进归一化差异水体指数）设定一定的阈值予以剔除,混分的植被信息可以通过NDVI设定一定的阈值予以剔除。根据以上分析,建立决策树模型进行盐渍地信息的提取。结果表明,该方法的总体提取效果较好,是干旱区监测盐渍地变化的有效手段。同时也说明由于雷达波段的参与增加了盐渍地与其它地物之间的可分性,为雷达影像在提取盐渍地信息方面提供了一条有效途径。     

结合遥感和统计数据的家畜分布网格化方法研究

家畜的空间分布对于粮食安全、农业社会经济、环境影响评估和人畜共患病的研究等方面至关重要。选取甘肃省作为典型研究区,以羊为研究对象,基于随机森林回归算法构建了融合遥感数据和统计数据的家畜分布网格化估算模型,获得甘肃省1 km×1 km尺度上羊的空间分布信息。结果表明：基于随机森林回归的家畜分布网格化估算模型,结合了遥感数据和统计数据的优势,可以较准确地估算1 km×1 km尺度上家畜的空间分布情况,估算结果与统计数据之间的相关系数（R）达到0.88,均方根误差（RMSE）为0.24,相对均方根误差（RRMSE）为15.1%。甘肃省的羊主要分布在河西走廊戈壁区、甘南高原草原草甸区、黄土高原丘陵区的西南部以及黄土高原沟壑区的北部。对羊的空间分布影响较大的环境因子依次是：耕地百分比、海拔、地表温度和坡度。     

基于GF-1遥感数据的若尔盖高寒沼泽湿地地上生物量与土壤有机碳密度估算

随着我国遥感技术迅速的发展,国产系列卫星数据越来越多的应用到各个行业中.在湿地遥感监测方面,湿地生物量和碳储量的遥感估算研究是研究人员非常关注的研究问题,我国自主研制的高分(GF)系列卫星为湿地生态系统的资源监测提供新的途径和方法.提出了基于GF-1卫星的若尔盖高寒沼泽湿地地上生物量与土壤有机碳密度估算方法,通过选取G...     

黑河综合遥感联合试验研究进展:水文与生态参量遥感反演与估算

介绍了“黑河综合遥感联合试验”在水文和生态变量与参数反演、估算和模型应用方面取得的进展。在水文变量遥感方面,利用车载双偏振多普勒雷达在黑河上游和中游分别开展了高精度降水观测,获取了后向散射系数和极化信息与降水强度之间的定量关系。在综合利用多源观测信息,改进和发展蒸散发估算模型方面取得了实质性的进展。发展了利用K和Ka波段机载微波辐射计数据反演山区积雪深度的方法。针对SAR观测数据反演土壤水分中地表粗糙度的显著干扰,发展了消除粗糙度影响的反演方法。在生态过程遥感参量估算方面,提出了一种基于机载激光雷达和高分辨率光学影像的高精度地物信息分类方法。发展了从高光谱航空遥感提取植被自然光照下的荧光,并与NDVI结合的C3/C4植被分类方法。发展和改进了使用多角度、多光谱观测反演叶面积指数的方法,挖掘了激光雷达在植被垂直结构探测上的潜力,探索了叶面积指数遥感中的尺度转换规律。发展了利用高光谱数据中的荧光信息反演光能利用率的新方法;建立了考虑土壤反射率、冠层结构等因素的光合作用有效辐射比率反演模型;改进了利用遥感估计生态系统生产力的模型。发展了利用高光谱遥感数据提取叶绿素含量和叶绿素荧光强度的方法。     

基于特征空间的黄河三角洲垦利县土壤盐分遥感提取

土壤盐渍化是实现土地资源可持续利用所面临的重要挑战,在我国滨海的黄河三角洲区域遥感定量反演适宜方法可为区域盐渍化监测与防治提供技术方法参考。研究以Landsat 8 OLI数据和野外实测数据为基础,提取关键地表特征参量,定量化探讨土壤盐分与地表生物物理参数之间的规律及关系,建立黄河三角洲土壤盐分最优反演模型。结果表明:Albedo-MSAVI、SI-Albedo、SI-NDVI反演精度分别为83.4%、88.8%和80.6%。分析认为SI-Albedo模型最适用于滨海地区盐渍化程度反演,对滨海地区土壤盐分的预测能力较强;Albedo-MSAVI、SI-NDVI模型对内陆干旱、半干旱地区的盐渍化信息提取具有一定的参考意义。基于精度最高的SI-Albedo所反演的结果来看,垦利县盐渍化程度自东向西总体呈高低高走向,与该区域盐分积聚的成因机理相符。     

Remote Sensing Extraction of Soil Salinity in Yellow River Delta Kenli County based on Feature Space

Soil salinization is an important challenge to achieve sustainable use of land resources. The appropriate method for remote sensing quantitative inversion in the coastal Yellow River Delta region of China can provide technical reference for regional salinization monitoring and prevention. Utilizing Landsat 8 OLI image and field measured data, we extracted key surface characteristic parameters, quantitatively discussed the law and relationship between soil salinity and surface biophysical parameters and established a soil salinity inversion model. The results show that the inversion precisions of Albedo-MSAVI, SI-Albedo and SI-NDVI feature space are 83.4%, 88.8% and 80.6% respectively. The analysis shows the SI-Albedo model is suitable for the inversion of salinization level in Binhai areas. For Albedo-MSAVI and SI-NDVI models, they have certain reference significance for salinization information extraction in inland arid and semi-arid areas. Based on the inversion of the SI-Albedo feature space with the highest accuracy, the level of salinization in Kenli County is generally high-low-high trends from the east to the west, which is consistent with the formation mechanism of salt accumulation in this area.