黃河三角洲濱海鹽漬土鹽分含量野外高光譜估測與遙感反演.pdf

1、黃河三角洲是近百年來黃河造陸運動形成的新陸地，其沉積環(huán)境、氣候條件和土壤母質(zhì)決定了原生鹽漬土在區(qū)域內(nèi)的廣泛分布。隨著當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和重灌輕排、重種輕養(yǎng)的耕作方式，再加上區(qū)域本身地下水埋深淺且礦化度高，黃河三角洲土壤次生鹽漬化現(xiàn)象也日趨加劇。受鹽漬化的影響，該區(qū)的植被生境和多種珍稀的野生動物棲息地遭到威脅，生態(tài)系統(tǒng)脆弱化。土壤鹽漬化已成為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展最重要的環(huán)境問題。因此，及時、精確、動態(tài)地獲取鹽漬土水、鹽信息，對于治

2、理鹽漬土，防止其進(jìn)一步退化，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有至關(guān)重要的意義。為探索利用野外高光譜和衛(wèi)星遙感影像結(jié)合預(yù)測土壤鹽分含量的可行方法，本研究以黃河三角洲典型地區(qū)墾利縣為研究區(qū)，采用野外原位土壤高光譜數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感影像與室內(nèi)實測土樣鹽分?jǐn)?shù)據(jù)相結(jié)合的方法，進(jìn)行土壤鹽分估測與反演研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過光譜反射率與鹽分的相關(guān)性，篩選了土壤鹽分敏感波段，結(jié)果顯示：土壤鹽分的敏感波段主要為可見光和近紅外波段；光譜反射率在可見光波

3、段相對較低，但隨波長增長速度較快；在近紅外波段，增長速度減緩；當(dāng)水分含量小于30％時，隨著含鹽量的升高，土壤光譜反射率增加；當(dāng)水分含量大于30%時，隨著含鹽量的升高，土壤光譜反射率降低；但光譜形態(tài)上基本相似，保持平行。利用敏感波段進(jìn)行波段組合構(gòu)建光譜參量，與土壤鹽分的相關(guān)性顯著提高，相關(guān)系數(shù)均大于0.6，證明波段組合可以很好的消除背景因素的影響，提高模型的估測精度。通過多元逐步線性回歸，利用敏感光譜參量對土壤鹽分進(jìn)行光譜分析，建立基于近

4、地高光譜數(shù)據(jù)的土壤鹽分含量估測模型，并選出適合該研究區(qū)的最佳模型為y=2.119–0.015×(M1+M4)/(M1–M4)–3.508×(M4+M9)+0.012×(M1+M3)/(M1–M3)–M2/(M2–M3)–0.021×M5/(M1–M5)，其中，y表示鹽分含量（g/kg），M1為763nm波段，M2為780nm波段，M3為885nm，波段M4為899nm波段，M5為995nm波段，M9為1794nm波段。模型擬合R2為0.

5、811，說明采用此方法建立的模型擬合度較好，穩(wěn)定性較高，具有可行性。⑵利用野外實測高光譜窄波段反射率數(shù)據(jù)模擬Landsat7衛(wèi)星寬波段反射率，采用同樣方法建立基于Landsat7波段范圍的土壤鹽分高光譜估測模型，并選出適合該研究區(qū)的最佳模型為y=1.345–25.898× gSWIR1–245.440× gRed×(gRed–gNIR)–0.252×(gRed+gNIR)/(gRed–gNIR)–19.563×(gRed–gSWIR1)

6、，模型擬合R2為0.867；建立基于Landsat8波段范圍的土壤鹽分高光譜估測模型，并選出適合該研究區(qū)的最佳模型為y=0.685–11.359× gSWIR1–165.302×gRed×(gRed–gNIR)–0.238×(gRed+gNIR)/(gRed–gNIR)–25.385×(gRed–gSWIR1)，模型擬合R2達(dá)到0.848，說明此方法模型的擬合度較好，穩(wěn)定性較高，具有可行性。⑶利用研究區(qū)的Landsat遙感影像，通過輻射

7、校正、幾何精校正、大氣校正等處理后，采用完全約束最小二乘法混合象元分解去除水體及沿海灘涂、線性混合象元分解方法去除植被光譜信息，采用比值均值法對遙感反射率進(jìn)行訂正，最終將模型應(yīng)用到訂正后的衛(wèi)星遙感影像進(jìn)行反演，取得較理想的研究結(jié)果，證明將地面高光譜和衛(wèi)星遙感結(jié)合用于土壤鹽分含量的估測及反演方法的可行性。⑷將兩個最佳模型分別應(yīng)用到Landsat7和Landsat8衛(wèi)星遙感影像，并將其反演結(jié)果進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)反演結(jié)果較為一致，且均與實測插