文档介绍：新疆师范大学
硕士学位论文
新疆北疆裸土土壤有机质与机械组成遥感反演研究
姓名:李春蕾
申请学位级别:硕士
专业:地图学与地理信息系统
指导教师:陈蜀江
2011-06-12
中文摘要
中文摘要
新疆是我国生态系统最脆弱的典型区域之一,土地沙漠化、土壤侵蚀、土壤盐渍
化等一系列土地退化问题十分严重,制约了新疆经济社会的可持续发展。土地退化的
监测与评价是区域土地资源可持续利用的前提与基础,而土地退化监测与评价的关键
在于对衡量土地退化的一些核心指标,如土壤有机质和机械组成,进行实时、动态、
定量的遥感监测。因此,建立基于遥感技术的土壤有机质含量和机械组成的定量反演
方法对于深入开展土地退化监测研究、支撑新疆土地退化治理工作的开展具有十分重
要的意义。
随着遥感技术,特别是高光谱遥感技术的快速发展,利用土壤高光谱信息来定量
反演土壤理化性状成为可能。本研究以新疆北疆地区为研究区,利用 ASD-FieldSpec
光谱仪对土壤进行野外光谱测量,并同时采集土壤样本测定其土壤有机质含量和机械
组成,在对原始光谱进行多种数学形式变换的基础上,确定最佳单相关分析波段和拟
合方法,建立研究区土壤有机质和机械组成(-2mm 的砂粒百分含量,以下简称
砂粒百分含量)的高光谱反演模型,最终结合 MODIS 影像对研究区裸土地的土壤有
机质和土壤砂粒百分含量进行反演。通过分析、研究得出如下结论:
(1)在基于野外光谱数据的土壤有机质含量估算研究中,土壤有机质含量与土壤
原始光谱以及对数的倒数变换后的光谱数据在 430nm 处达到相关系数最大值,分别为
和-。经过统计回归分析以及模型估计值与实际测量值得比较,370nm 处经倒数
变换后的光谱值的 logistic 回归拟合模型为研究区土壤有机质的最佳估算模型。
(2)在基于野外光谱数据的土壤砂粒百分含量估算研究中,土壤砂粒百分含量
与不同变换形式处理后的光谱数据的相关系数明显高于土壤有机质的相关系数,其中
经过对数的倒数变换后的光谱数据在 430nm 处达到相关系数最大值,为。土壤
砂粒百分含量的估算精度整体较高,接近 90%,其中经倒数形式变换后以及倒数一阶
微分处理后光谱值的一元线性回归拟合的精度最高。
(3)通过对 MODIS 波段设置、各波段的空间分辨率、土壤有机质和砂粒百分
含量与光谱数据在各个波段的相关性以及拟合精度的综合分析,认为 MODIS 第三波
段可以用于反演土壤有机质和砂粒百分含量。基于 460nm 处的光谱数据建立适合
MODIS 第三波的土壤有机质及砂粒百分含量反演方程,其中经过对数的倒数处理的
光谱数据的 logistic 回归模型对土壤有机质的拟合精度最好,经反演的研究区裸土地
土壤有机质含量整体在 0- 之间;原始光谱数据的一元三次回归模型对土壤砂
粒百分含量的拟合精度最好,经反演后研究区裸土地的土壤砂粒含量整体在 95%左
右,与实际情况吻合较好。
关键词:土壤有机质;土壤机械组成;高光谱遥感;MODIS;北疆
I
Abstract
Abstract
Xinjiang Province is one of the typical ecologically fragile regions in China, and the
problems of land degradation in this region such as sandy desertification, soil erosion and
soil salinization are so serious that limit the development of economy and society in
Xinjiang Province. The monitoring and assessment of land degradation is the fundament of
sustainably using regional land resources, and the key to monitor and assess the land
degradation is to dynamically timely and quantitatively monitor the core indicators of land
degradation such as anic matter and soil position by remote sensing.
So, it is very im