長(zhǎng)期以來(lái)，眾多學(xué)者圍繞土壤光譜反射率與有機(jī)質(zhì)含量的相關(guān)性進(jìn)行了大量的研究]。本文簡(jiǎn)單總結(jié)了土壤氮、磷、鉀含量的高光譜遙感探測(cè)方法。

研究背景

2017年，西安煤航遙感信息有限公司承擔(dān)的“基于多平臺(tái)精準(zhǔn)探測(cè)技術(shù)的兵團(tuán)主要農(nóng)作物種植云服務(wù)體系研究”項(xiàng)目，主要任務(wù)是在獲取研究區(qū)典型區(qū)域無(wú)人機(jī)高光譜圖像和衛(wèi)星遙感圖像，開(kāi)展地面土壤與植被光譜測(cè)試分析、土壤采樣與肥力分析，開(kāi)展土壤墑情、長(zhǎng)勢(shì)遙感監(jiān)測(cè)分析，建立基于高光譜和多光譜遙感圖像的土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷。有效鉀的豐度信息提取模型，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供有效服務(wù)。

在植物生長(zhǎng)期開(kāi)展了兩次無(wú)人機(jī)高光譜飛行，同步開(kāi)展了實(shí)地調(diào)查和土壤采樣，進(jìn)行了土壤肥力化驗(yàn)分析（有機(jī)質(zhì)、有效磷、有效鉀、水解性氮），以衛(wèi)星多光譜、航空高光譜、實(shí)測(cè)光譜數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合外業(yè)調(diào)繪的相關(guān)數(shù)據(jù)、化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，開(kāi)展了土壤墑情、肥力、植被長(zhǎng)勢(shì)、估產(chǎn)等遙感專(zhuān)題分析，構(gòu)建了相應(yīng)的信息提取模型；在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了信息提取系統(tǒng)的研發(fā)工作。

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研究方法

1.?野外數(shù)據(jù)采集與調(diào)查

①無(wú)人機(jī)高光譜遙感飛行。采用大疆M600 PRO無(wú)人機(jī)搭載Gaiasky-高光譜相機(jī)，用于對(duì)土壤肥力、土壤墑情和植被長(zhǎng)勢(shì)、估產(chǎn)等農(nóng)情專(zhuān)題要素的高光譜和多光譜遙感探測(cè)可行性研究

②同步外業(yè)調(diào)查和土壤光譜測(cè)試。在高光譜遙感成像的同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)區(qū)范圍內(nèi)以大致等距離的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)進(jìn)行 GPS定標(biāo)、光譜測(cè)試和土壤采樣。

③土壤樣本化驗(yàn)分析。選擇了示范區(qū)全區(qū)50個(gè)土壤樣品進(jìn)行化有機(jī)質(zhì)、有效氨、磷、鉀化驗(yàn)分析。對(duì)化驗(yàn)分析結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2土壤光譜曲線特征分析

土壤光譜反射率與土壤中有機(jī)質(zhì)含量呈明顯負(fù)相關(guān)性，即隨土壤中有機(jī)質(zhì)含量的增大，土壤反射率降低參見(jiàn)圖1；有效磷、速效鉀的含量與土壤反射率整體呈負(fù)相關(guān)性；而水解性氮含量與土壤反射率相關(guān)性不明顯。當(dāng)土壤有機(jī)質(zhì)含量變化不大時(shí)，土壤中速效鉀含量與波長(zhǎng)在1700~1 750 nm范圍內(nèi)反射率最大值與最小值的比值成整體呈正相關(guān)。

3 土壤肥力反演模型構(gòu)建

結(jié)合土壤有機(jī)質(zhì)、有效鉀、有效磷含量與土壤實(shí)測(cè)反射率相關(guān)性分析結(jié)果，選擇相關(guān)系數(shù)最大的波段建立對(duì)應(yīng)反演模型，為了實(shí)現(xiàn)基于實(shí)測(cè)光譜曲線土壤肥力高光譜反演模型的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)土壤反演模型的優(yōu)化，將參與建模的波段反射率采用算術(shù)加權(quán)平均法進(jìn)行重采樣，參與加權(quán)平均的波長(zhǎng)范圍與Landsat8的紅、綠、藍(lán)、近紅外波段的波長(zhǎng)范圍相同。然后再用這些結(jié)果進(jìn)行回歸分析，得到土壤有機(jī)質(zhì)、有效鉀、有效磷的反演模型如表2、表3、表4，表中給出了土壤有機(jī)質(zhì)、有效鉀、有效磷高光譜擬合分析的最佳波段及相應(yīng)與多光譜波段區(qū)間的擬合分析公式。

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