土壤二向反射特性研究與標(biāo)準(zhǔn)光譜庫(kù)的應(yīng)用.pdf

1、自然狀態(tài)下，凹凸起伏的地表高度變化會(huì)造成高光譜圖像的像元尺度傾角不一，而二向反射研究能夠?qū)D像上的像元訂正到相同的觀測(cè)角度，從而提高定量反演的精度。同時(shí)，土壤作為植被的下墊面，研究土壤二向反射特性能夠?yàn)檠芯恐脖还趯庸庾V提供背景參考;土壤反射率的方向性分布還潛在攜帶有土壤濕度、有機(jī)質(zhì)含量、礦物含量等屬性信息。因此，土壤的二向反射特性研究對(duì)土壤和植被定量遙感有著重要的理論意義和研究?jī)r(jià)值。目前，可見(jiàn)光-近紅外光譜分析技術(shù)已成功應(yīng)用于土壤關(guān)鍵屬

2、性預(yù)測(cè)，局部區(qū)域的土壤關(guān)鍵屬性高光譜反演模型已經(jīng)非常成熟;但由于各區(qū)域氣候條件、成土母質(zhì)的差異，局部模型難以適用于其他區(qū)域的土壤樣本。隨著大尺度土壤標(biāo)準(zhǔn)光譜庫(kù)的出現(xiàn)，充分利用和挖掘大樣本土壤光譜庫(kù)中的有效信息，建立基于土壤光譜庫(kù)的土壤關(guān)鍵屬性高光譜預(yù)測(cè)模型，為解決以上問(wèn)題提供了可能。
　　本研究采集了三種典型土壤的二向反射率數(shù)據(jù)，分析了他們的二向反射特性和差異;進(jìn)一步利用Hapke反演了平均單次散射反照率、粗糙度等土壤參數(shù)，分析了

3、各參數(shù)與土粒組成的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上模擬了二向反射率分布。另外，本文針對(duì)全球土壤標(biāo)準(zhǔn)光譜庫(kù)，采用模糊C均值聚類(lèi)結(jié)合偏最小二乘回歸的方法，提取了與研究區(qū)供試樣本相似的光譜子樣本集，進(jìn)一步利用子樣本集建立了土壤關(guān)鍵屬性高光譜預(yù)測(cè)模型，并進(jìn)行了模型不確定性分析。
　　上述研究得出結(jié)論如下:
　　1.三種典型土壤的二向反射率隨觀測(cè)角度的變化規(guī)律一致，反射率均隨著觀測(cè)天頂角的增加而增大，在前向散射方向達(dá)到最小，后向散射方向達(dá)到最大。原因

4、是隨觀測(cè)角度的變化，土壤顆粒之間形成的陰影所占的比例會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致探測(cè)器接收的光照組分有差異。
　　2.Hapke模型各個(gè)參數(shù)對(duì)初始值的敏感性有差異。土粒組成相似的土壤單次散射反照率曲線形狀相似。隨著土壤粗顆粒（0.9mm以上）含量的增加，粗糙度參數(shù)增大，平均單次散射反照率反而減小。另外，Hapke模型能夠很好地進(jìn)行土壤二向反射率的模擬，但三種典型土壤之間的模擬精度有差別。
　　3.通過(guò)模糊C均值聚類(lèi)與偏最小二乘回歸(PL