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多光谱数据定量反演土壤营养元素含量可行性分析
  • ISSN号:0250-3301
  • 期刊名称:《环境科学》
  • 时间:0
  • 分类:X87[环境科学与工程—环境工程]
  • 作者机构:[1]南京大学地球科学系,南京210093, [2]中国科学院遥感应用研究所,北京100101
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(40371085)
中文摘要:

运用室内光谱模拟多光谱数据,采用回归分析方法建立土壤营养元素含量预测模型,并进行验证.首先,根据光谱响应函数将实验室光谱数据重采样至多光谱传感器(TIM和ASTER)波段;然后,分别利用多元逐步回归(SMLR)和偏最小二乘回归(PLSR)方法,建立建模土壤样本实测光谱以及模拟光谱(TIM和ASTER)与土壤营养元素含量间的经验模型;最后,利用检验土壤样本进行模型精度验证.与实测光谱模型相比,模拟光谱模型对土壤营养元素含量的预测精度受光谱分辨率的影响并不大.模拟光谱模型对N、P、K元素含量预测精度最高分别为0.89、0.79和0.67.土壤N、P、K元素含量SMLR模型的入选波段分别位于2000-2300nm、1650~1800nm和600~800nm波长附近范围内;土壤N、P、K元素含量PLSR模型的系数表明,近红外(NIR)波段对总氮和总磷元素含量比可见光(VIS)波段敏感,而VIS对K元素含量预测的贡献更大.利用多光谱数据进行土壤营养元素含量的估测具有理论上的可行性;由于不同元素对不同光谱波段的响应不同,在选择多光谱遥感数据时要充分考虑传感器的波段特征.

英文摘要:

Models for predicting soil nutrition elements content were established by regression methods. The data source was simulated multispectral data from reflectance spectra measured under laboratory condition. First, the reflectance spectra were resampled to the corresponding bands of multi-spectral sensors (TM and ASTER) according to their reflectance response functions. Then, the experiential models were established between measured spectra, simulated reflectance spectra (TM and ASTER) and soil nutrition element contents by stepwise multiple linear regression (SMLR) and partial least square regression (PLSR) methods. Precision of these models was tested by validation soil samples. Compared with models established by measured spectra, precision of simulated spectra models is slightly affected by spectral resolution. Simulated spectra models give good results for nitrogen ( R = 0.89), phosphor ( R = 0.79), and potassium ( R = 0.68). The selected band range of SMLR models for soil N, P, and K are 2 000 to 2 300 nm, 1 650 to 1 800 nm and 600 to 800 am respectively. The coefficients of PLSR models show that near infrared (NIR) band is more sensitive to nitrogen and phosphor than visible (VIS) band, while VIS is better for potassium. Good prediction performance indicates theoretically the future possibilities of multivariate calibration for soil nutrition element concentrations by multi-spectral remotely sensed images and bands character of sensors should be considered well because different element has different response.

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期刊信息
  • 《环境科学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院生态环境研究中心
  • 主编:赵进才
  • 地址:北京市2871信箱(海淀区双清路18号)
  • 邮编:100085
  • 邮箱:hjkx@rcees.ac.cn
  • 电话:010-62941102 62849343
  • 国际标准刊号:ISSN:0250-3301
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1895/X
  • 邮发代号:2-821
  • 获奖情况:
  • 在全国第一届和第二届优秀科技期刊评比中分别荣获...,二次荣获中国科学院优秀期刊评比一等奖,荣获中国期刊方阵双奖期刊荣誉
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国生物医学检索系统,美国剑桥科学文摘,美国生物科学数据库,英国动物学记录,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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