收藏本站
《山东农业大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

土壤含水量高光谱特性与估测模型研究

王晓  
【摘要】:土壤含水量是作物生长的重要因素之一,快速、准确测定农田土壤含水量,对发展精准农业和提高农田科学管理水平具有重要意义。传统的土壤水分测量方法(称重法、中子水分探测法、张力计法)测点少、速度慢、范围有限。常规光学遥感监测方法因波段少、光谱分辨率低,对大区域土壤水分监测误差较大。目前,高光谱遥感因其光谱分辨率高、波段多,已成为土壤含水量监测的重要方法之一,其中一个重要环节是建立高精度的土壤含水量高光谱估测模型。本文利用陕西省横山县84个土样的含水量和350~2500nm波段的高光谱数据,采用多元线性回归、BP神经网络、模糊识别方法探讨了土壤含水量高光谱估测模型。 首先,分析了不同土壤类型、不同水分含量情况下的土壤高光谱特性。土壤类型不同反射率不同,随绵沙土、黄绵土、风沙土,沙土反射率依次降低。以黄绵土为例分析得到反射率随含水量增加而呈降低趋势的结论。对比分析土壤含水量10%、含水量10%两种情况在480~520nm、1350~1400nm、1880~1920nm三个区间下的土壤高光谱特性。含水量10%,1350~1400nm波段土壤含水量高光谱特性较敏感;含水量10%,1880~1920nm波段较敏感。其次,采用反射率对数的一阶微分变换、包络线去除及反包络线去除法对光谱数据进行变换,根据相关性原理提取反演因子。反射率对数的一阶微分变换选择1432nm,1546nm,1760nm,1916nm,2060nm波段数据为反演因子;包络线去除及反包络线去除变换选择1414nm、1920nm位置处最大高差(H1),深度面积和/高差面积和(A/A3),高度面积和/高差面积和(A2/A3),深度面积和/高度面积和(A/A2)为反演因子。然后,分别采用多元线性回归、BP神经网络、模糊识别方法探讨了土壤含水量高光谱估测模型。对比分析得到1920nm位置处包络线及反包络线去除变换数据作为反演因子所建立模型精度优于其它反演因子;建立模糊识别估测模型,模型决定系数均高于0.98,平均相对误差小于10%,精度优于多元线性回归及BP神经网络估测模型。最后,研发了高光谱数据模糊处理系统,为海量高光谱数据自动化处理和模糊识别法提供技术支持。
【学位授予单位】:山东农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:S152.7

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘占宇;周湾;张莉丽;;入侵植物加拿大一枝黄花的高光谱特性研究[J];安徽农学通报(上半月刊);2011年07期
2 徐效军;张鹰;;土壤含水率与光谱反射率的灰色关联分析[J];安徽农业科学;2006年07期
3 卢霞;;沿海滩涂棉花叶片叶绿素含量高光谱遥感估算模型研究[J];安徽农业科学;2011年12期
4 姚慧;吕成文;刘程海;方萍;;宣城市岗坡地土壤有机质含量光谱预测分析[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2011年05期
5 唐彦;;土壤含盐量反演的研究[J];测绘工程;2010年06期
6 冯志敏;邢文渊;肖继东;石玉;王蕾;;遥感监测土壤湿度综述及其在新疆的应用展望[J];测绘科学;2008年05期
7 姚付启;张振华;杨润亚;何玉春;张燕;崔素芳;王海江;;基于主成分分析和BP神经网络的法国梧桐叶绿素含量高光谱反演研究[J];测绘科学;2010年01期
8 谭琨;杜培军;王小美;;基于支持向量机和多变量分析的高光谱遥感数据分类[J];测绘通报;2009年11期
9 郭洋洋;张连蓬;王德高;马维维;;小波分析在植物叶绿素高光谱遥感反演中的应用[J];测绘通报;2010年08期
10 朱继文;刘丹丹;;基于高光谱数据的土壤含盐量BP神经网络模型研究[J];东北农业大学学报;2009年10期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 何挺;土地质量高光谱遥感监测方法研究[D];武汉大学;2003年
2 谷方明;支持向量数据描述的若干问题及应用研究[D];吉林大学;2010年
3 张婷婷;基于PLS模型的农业土壤成分高光谱遥感反演研究[D];吉林大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 谢伯承;基于高光谱遥感不同发生层土壤的光谱信息的提取研究[D];西北农林科技大学;2004年
2 刘天乐;基于高光谱遥感的矿物光谱特征分析和提取[D];中国地质大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张莉娜;;土壤表层有机质空间分析的遥感技术应用综述[J];安徽农学通报(上半月刊);2010年17期
2 李立;;基于AVR单片机的土壤水分检测系统设计[J];安徽农业科学;2008年08期
3 柳彩霞;傅南翔;郭子祺;付薇;蒋金雄;李琳;;基于人工神经网络的CHRIS数据内陆水体叶绿素浓度反演研究[J];安徽农业科学;2009年26期
4 黄恩兴;;土壤盐渍化遥感应用研究进展[J];安徽农业科学;2010年13期
5 袁媛;;遥感与地理信息系统在农业干旱研究中的应用[J];安徽农业科学;2010年14期
6 王天培;;国内外遥感技术在非点源污染模拟中的应用[J];安徽农业科学;2011年21期
7 李莉;匡昭敏;罗永明;何立;曾行吉;;基于AMSR-E数据的土壤湿度监测研究[J];安徽农业科学;2011年36期
8 叶墉;任运刚;龙训建;;基于遥感技术的分散式水源水质监测初探——以重庆市永川区为例[J];安徽农业科学;2012年02期
9 蔡丽娜;;舟山近岸海域水体光谱特性分析[J];安徽农业科学;2012年16期
10 江威;;武夷山地区土壤有机质高光谱模型建立与评价[J];安徽农业科学;2012年22期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 岳学军;洪添胜;胡春筠;罗瑜清;莫丽婷;;基于高光谱的柑橘叶片叶绿素无损检测[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
2 王新鸿;唐伶俐;马灵玲;;高光谱遥感在内陆水质监测中的应用[A];现代测量技术与地理信息系统科技创新及产业发展研讨会论文集[C];2009年
3 龚绍琦;王鑫;沈润平;刘振波;李云梅;;滨海盐土重金属高光谱遥感研究[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
4 肖武;李小昱;王为;张军;梁丹;;测量土壤水分含量的方法[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集(三)[C];2007年
5 唐宏;杨新;方涛;施鹏飞;;基于核方法的光谱角制图模型及其在高光谱图像分割中的应用[A];中国地理信息系统协会第八届年会论文集[C];2004年
6 时丕龙;付碧宏;二宫芳树;;基于ASTER VNIR-SWIR多光谱遥感数据识别与提取干旱地区岩性信息——以西南天山柯坪隆起东部为例[A];中国科学院地质与地球物理研究所第十届(2010年度)学术年会论文集(中)[C];2011年
7 廖晓玉;刘兆礼;张继权;佟志军;;基于支持向量机的锡林郭勒盟草原火灾风险预测分析[A];“中国视角的风险分析和危机反应”——中国灾害防御协会风险分析专业委员会第四届年会论文集[C];2010年
8 康为民;罗宇翔;郑小波;陈娟;;贵州喀斯特山区的NDVI-Ts特征及其干旱监测应用研究[A];贵州省生态文明建设学术研讨会论文集[C];2008年
9 田燕;杨建锋;;基于“3S”技术的耕地质量动态监测初探[A];第十届中国科协年会“新时期河南土地供需态势与城乡统筹发展”论坛文集[C];2008年
10 刘磊;沈润平;丁国香;;基于高光谱的土壤有机质含量估算研究[A];2009第五届苏皖两省大气探测、环境遥感与电子技术学术研讨会专辑[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈祯;基于近红外光谱分析的土壤水分信息的提取与处理[D];华中科技大学;2010年
2 郑光辉;江苏部分地区土壤属性高光谱定量估算研究[D];南京大学;2011年
3 杨国鹏;基于机器学习方法的高光谱影像分类研究[D];解放军信息工程大学;2010年
4 邵咏妮;水稻生长生理特征信息快速无损获取技术的研究[D];浙江大学;2010年
5 刘美玲;融合多元环境因子的水稻重金属污染水平遥感评估模型[D];中国地质大学(北京);2011年
6 刘光宏;Offner田野成像光谱仪光学系统建模与优化设计[D];中国科学技术大学;2011年
7 刘丽娟;基于机载LiDAR和高光谱融合的森林参数反演研究[D];东北林业大学;2011年
8 柴阿丽;基于计算机视觉和光谱分析技术的蔬菜叶部病害诊断研究[D];中国农业科学院;2011年
9 张芳;新疆奇台绿洲土壤碱化特征及遥感监测研究[D];新疆大学;2011年
10 张飞;干旱区典型绿洲盐渍地地物光谱特征研究[D];新疆大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李硕;基于Vis/NIR光谱不同粒径下土壤碳氮的预测研究[D];华中农业大学;2010年
2 胡孔飞;湘北桤木人工林土壤水分动态及影响因素研究[D];中南林业科技大学;2009年
3 宋韬;基于光谱分析和数字图像处理技术的土壤信息检测研究[D];浙江大学;2010年
4 李志欣;竹炭作为土壤改良剂的性能研究[D];福建师范大学;2010年
5 刘璇;杉木主要生物化学参数的高光谱遥感估算模型研究[D];中南林业科技大学;2010年
6 李海胜;.NET环境下基于C#,IDL的高光谱矿化信息提取软件研发[D];中国地质大学(北京);2011年
7 张紫程;Hyperion高光谱遥感在东昆仑东大滩地区找矿中的应用[D];中国地质大学(北京);2011年
8 霍红元;HyMap星载模拟数据质量评价与矿物填图方法研究[D];中国地质大学(北京);2011年
9 李蜜;南海近岸水域藻类叶绿素a浓度遥感反演模型[D];中国地质大学(北京);2011年
10 董小曼;基于MODIS数据的章丘市土壤含水量遥感反演研究[D];山东师范大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈军;王洪仁;;基于高光谱红边参数的棉花冠层覆盖度提取研究[J];安徽农学通报(上半月刊);2009年09期
2 牛建龙;王家强;彭杰;伍维模;;基于渭库绿洲地区ETM+遥感影像地面温度反演初步研究[J];安徽农学通报(上半月刊);2010年11期
3 杜鹏,赵慧洁;基于抗噪声ICA的高光谱数据特征提取方法[J];北京航空航天大学学报;2005年10期
4 王静,张继贤,何挺,李海涛;基于3S技术的耕地退化监测与评价技术方法探讨[J];测绘科学;2002年04期
5 廖克;成夕芳;吴健生;陈文惠;;高分辨率卫星遥感影像在土地利用变化动态监测中的应用[J];测绘科学;2006年06期
6 乔平林,张继贤,燕琴,张丽;利用TM6进行土壤水分的监测研究[J];测绘通报;2003年07期
7 杨国鹏;余旭初;冯伍法;刘伟;陈伟;;高光谱遥感技术的发展与应用现状[J];测绘通报;2008年10期
8 郭洋洋;张连蓬;王德高;马维维;;小波分析在植物叶绿素高光谱遥感反演中的应用[J];测绘通报;2010年08期
9 杨敏华,刘良云,刘团结,黄文江,赵春江;小麦冠层理化参量的高光谱遥感反演试验研究[J];测绘学报;2002年04期
10 郭健;张继贤;张永红;曹银璇;;多时相MODIS影像土地覆盖分类比较研究[J];测绘学报;2009年01期
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 刘伟东;高光谱遥感土壤信息提取与挖掘研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
2 曹卫彬;新疆棉花遥感监测运行系统关键技术研究[D];中国农业大学;2004年
3 周清;土壤有机质含量高光谱预测模型及其差异性研究[D];浙江大学;2004年
4 颜春燕;遥感提取植被生化组分信息方法与模型研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2003年
5 何挺;土地质量高光谱遥感监测方法研究[D];武汉大学;2003年
6 周萍;高光谱土壤成分信息的量化反演[D];中国地质大学(北京);2006年
7 吴昀昭;南京城郊农业土壤重金属污染的遥感地球化学基础研究[D];南京大学;2005年
8 高滢;多关系聚类分析方法研究[D];吉林大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 杨金红;高光谱遥感数据最佳波段选择方法研究[D];南京信息工程大学;2005年
2 柏军华;基于LAI的棉花产量近地遥感模型研究[D];石河子大学;2005年
3 黄春燕;基于高光谱数据的北疆棉花遥感监测研究[D];石河子大学;2005年
4 谢伯承;基于高光谱遥感不同发生层土壤的光谱信息的提取研究[D];西北农林科技大学;2004年
5 薛绮;基于线性混合模型的高光谱图像端元提取方法研究[D];国防科学技术大学;2004年
6 刘玫岑;基于遥感和GIS的棉花面积提取和产量估测研究[D];新疆农业大学;2006年
7 王海君;太湖水色遥感大气校正方法研究[D];南京师范大学;2007年
8 唐春华;基于组件式GIS的新疆棉花遥感监测背景数据库系统的开发[D];石河子大学;2008年
9 赵良斌;新疆棉花遥感监测识别方法与模型研究[D];石河子大学;2008年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 上海市农科院土保所治水改土课题组;;麦田不同开沟方式的排水效果[J];上海农业科技;1977年19期
2 杜永祥;黄芪栽种产生”鸡爪芪”原因探讨[J];中药材;1980年02期
3 陶汉之;;茶树的水势和灌溉的生理指标[J];中国茶叶;1980年04期
4 白守信,张遂申,梁仰止;春小麦品种的抗旱性比较研究[J];西北植物学报;1981年02期
5 吴元福;;谈谈棉田灌溉的时机[J];农业科技通讯;1982年06期
6 G.S.Mudahar;于风义;;一种同时测量土壤密度和含水量的新方法[J];核农学通报;1987年02期
7 蒲庸昌;韩天宝;徐昂阿巴斯尔;;半干旱地区固定沙地造林整地技术的探讨[J];内蒙古林业科技;1987年02期
8 朱大权,张文群,商铁兰,蒋光润;甘肃省定西地区土壤光谱特征分析[J];土壤肥料;1991年06期
9 穆兴民;陈国良;郭宝安;赵克学;;宁南黄土丘陵区荒坡地土壤水分分布与运行特征[J];水土保持研究;1992年02期
10 郑方强,范永贵,冯居贤;土壤含水量对大黑鳃金龟生殖的影响[J];昆虫知识;1996年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 牟伶俐;闫娜娜;吴炳方;;旱情遥感监测方法与系统开发[A];中国数字农业与农村信息化学术研究研讨会论文集[C];2005年
2 王静;宝音陶格涛;;羊草草原不同退化阶段群落蒸散量比较[A];第二届上海市植物生理学青年学术研讨会论文摘要集[C];2008年
3 赵雨森;孟琳;辛颖;;植物沙障对土壤水分的影响[A];中国首届沙产业高峰论坛文集[C];2008年
4 刘苑秋;杜志勇;郭圣茂;王红胜;;退化红壤重建森林土壤水分动态规律研究[A];第五届中国青年生态学工作者学术研讨会论文集[C];2008年
5 许秀丽;张奇;李相虎;李云良;邵敏;;鄱阳湖典型湿地土壤含水量与地下水位变化分析[A];首届中国湖泊论坛论文集[C];2011年
6 王亚利;李立平;邢维芹;向国强;历琳;;土壤含水量对不同水溶性磷稳定铅的影响[A];中国化学会第28届学术年会第2分会场摘要集[C];2012年
7 褚世海;李儒海;倪汉文;万鹏;张学江;;土壤含水量对外来入侵杂草黄顶菊生长发育的影响[A];第三届全国生物入侵大会论文摘要集——“全球变化与生物入侵”[C];2010年
8 杨云贵;寇建村;赵昆;;土壤含水量对草坪草出苗和早期生长的影响[A];草坪与地被科学进展论文汇编[C];2006年
9 顾静;;西安地区麦地不同降水年份土壤含水量研究[A];中国地理学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
10 韩雄;王珍;赵萌莉;珊丹;王忠武;韩国栋;;增温对短花针茅荒漠草原水分及其利用效率影响的研究[A];农区草业论坛论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;西瓜巧施肥[N];湖北科技报;2006年
2 本报记者 吴晓燕 李夏;“这下就可以安心春播了”[N];农民日报;2009年
3 ;白扁豆生产操作规范(中)[N];东方城乡报;2007年
4 本报记者 赵新颜;守护那片生命的绿色[N];新乡日报;2009年
5 马君岭;棚内湿度过大怎么办[N];辽源日报;2005年
6 记者 赵京红;全市抗旱冬浇全面展开[N];临汾日报;2008年
7 本报记者 庄俊康 通讯员 何凯华;“十年九旱”下的新突围[N];甘肃经济日报;2009年
8 记者 刘凯;挖掘灌溉潜力 打赢抗旱战役[N];运城日报;2009年
9 宝鸡市农科所 武世信 任雅琴 张慧成 罗全伟;小麦冬灌刻不容缓[N];陕西科技报;2009年
10 本报记者 王拉田;灌溉小麦要科学[N];宝鸡日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王金艳;沙尘模式优化与东亚沙尘天气量化分级研究[D];兰州大学;2006年
2 杨贵羽;土壤水变动下冬小麦根、冠生长动态模型的建立及根、冠动态特性分析[D];中国农业大学;2003年
3 陈祯;基于近红外光谱分析的土壤水分信息的提取与处理[D];华中科技大学;2010年
4 王辉;玛曲高寒草甸沙化特征及沙化驱动机制研究[D];兰州大学;2007年
5 金鑫;黄河中游分布式水沙耦合模型研究[D];河海大学;2007年
6 牛俊杰;太原及其周边地区人工植被土壤水环境与植被建设[D];陕西师范大学;2008年
7 杨立成;北京城市绿地复合系统植物耗水规律及灌溉模型研究[D];北京林业大学;2012年
8 朱选伟;浑善达克沙地几种优势植物的生态适应[D];中国科学院研究生院(植物研究所);2004年
9 白清俊;黄土坡面细沟侵蚀带产流产沙模型研究[D];西北农林科技大学;1999年
10 李文华;陕北黄土区主要造林树种蒸腾耗水及光合特性研究[D];北京林业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 毛星;应用低频微波波段GPR测量土壤含水量研究[D];中国地质大学(北京);2010年
2 姜艳娟;大青山前山山区几种针阔叶树种光合特征对土壤水分胁迫的响应[D];内蒙古农业大学;2010年
3 张晓峰;土壤含水量和喷施BR对黄冠梨叶片光合及抗氧化特性的影响[D];河北农业大学;2013年
4 王迪海;基于RS和GIS土壤含水量空间分布模拟研究[D];西北农林科技大学;2003年
5 黎彦余;模拟岩溶生境下青冈栎表层土壤温室气体浓度变化特征及岩溶效应研究[D];广西师范大学;2012年
6 黄雅茹;神东采煤沉陷区保水技术研究[D];内蒙古农业大学;2013年
7 侯雨乐;青海省刚察县南部土壤含水量研究[D];陕西师范大学;2010年
8 金海波;渗透剂对高尔夫球场草坪土壤含水量的改善效果[D];上海交通大学;2012年
9 陈媛媛;杉木人工林土壤水分与环境因子关系研究[D];中南林业科技大学;2013年
10 孙俊;基于环境一号卫星的那曲地区青藏铁路沿线区域土壤含水量反演研究[D];南京信息工程大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026