基于高光譜遙感技術對土壤氮磷鉀的估算
摘要：本文旨在研究高光譜遙感分析技術對大面積土壤全氮（Total Nitrogen TN）、全磷（Total Phosphorus TP）、全鉀（Total Potassium TK）實時監測的可行性。采用野外調查與室內高光譜（350～2500nm）數據測定相結合的研究方法，分析黑龍江省大慶市區和四縣（肇源縣、肇州縣、杜蒙、林甸縣）土壤的光譜特征和土壤養分指標，計算出土壤光譜反射率的變化：一階微分（R）′、倒數（1／R）、倒數一階微分（1／R）′、對數（logR）等形式；利用一元線性回歸（ULR）、多元線性回歸（SMLR）和偏最小二乘法（PLSR）建立全氮（TN）、全磷（TP）、全鉀（TK）含量的估算模型。并用獨立樣本對校正模型進行驗證。結果顯示：土壤全氮（TN）、全磷（TP）、全鉀（TK）的最佳吸收波段分別為TN（802nm，1108nm），TP（784nm，1085nm），TK（1079nm，1578nm）；偏最小二乘法（PLSR）的建模精度高于多元線性回歸模型和一元線性回歸模型，分別為N（R2=0．831，RMSE=2．506g／kg），P（R2=0．687，RMSE=0．844g／kg），K（R2=0．832，RMSE=0．097g／kg）。全氮（TN）、全鉀（TK）預測精度較高，全磷預測結果相對較低，但也可用來粗略估算。同時利用MODIS影像對土壤全氮、全磷、全鉀含量專項制圖。該研究證實，利用高光譜技術結合特定算法能夠較好預測差異性較大的土壤全氮、全鉀、全磷含量，并可以實現預測信息可視化。這對于實時快速監測大面積土壤環境變化、預測土壤信息變化趨勢、監測生環境、建立我國土壤養分數據庫和降低土壤成分監測成本具有重要的現實意義。
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