本發(fā)明涉及一種土壤有機(jī)質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)方法，具體涉及一種北疆灰漠土土壤有機(jī)質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

土壤中的有機(jī)質(zhì)含量對(duì)作物的長(zhǎng)勢(shì)和產(chǎn)量具有較大影響，傳統(tǒng)土壤有機(jī)質(zhì)獲取的方法主要基于土壤的實(shí)驗(yàn)室分析，需耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，同時(shí)由于測(cè)試過(guò)程所需時(shí)間較長(zhǎng)，采樣點(diǎn)數(shù)量有限，難以真實(shí)反映土壤屬性的空間分布特征，不能滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展需求。利用多光譜衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行土壤有機(jī)質(zhì)的遙感監(jiān)測(cè)，能很好地解決常規(guī)土壤有機(jī)質(zhì)田間調(diào)查費(fèi)時(shí)費(fèi)力以及監(jiān)測(cè)范圍較小等問(wèn)題。已有研究表明遙感數(shù)據(jù)作為土壤有機(jī)質(zhì)監(jiān)測(cè)的輔助參數(shù)，在提高監(jiān)測(cè)精度等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。而且多光譜遙感影像在土壤屬性信息獲取中應(yīng)用，能通過(guò)少量采樣點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域土壤變異性的宏觀監(jiān)測(cè)。已有大量研究表明利用衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行土壤屬性的監(jiān)測(cè)是可行的，并且由于方法簡(jiǎn)便、結(jié)果較準(zhǔn)確，也可以應(yīng)用于實(shí)際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理。

目前，利用衛(wèi)星多光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行土壤有機(jī)質(zhì)含量預(yù)測(cè)的研究較多，例如利用Landsat TM遙感影像、ASTER遙感影像、MODIS遙感圖像、SPOT 5遙感數(shù)據(jù)以及HJ衛(wèi)星數(shù)據(jù)反演黑土有機(jī)質(zhì)含量等等。但是利用新型Landsat 8衛(wèi)星載的陸地成像儀(Operational Land Imager，OLI)數(shù)據(jù)進(jìn)行土壤有機(jī)質(zhì)遙感反演的研究較少，特別是對(duì)北疆灰漠土有機(jī)質(zhì)含量的監(jiān)測(cè)。由于北疆灰漠土分布面積較大，綠洲農(nóng)田多基于此土壤類(lèi)型，與黑土相比較，灰漠土有機(jī)質(zhì)含量普遍較低，已有研究證明當(dāng)土壤有機(jī)質(zhì)含量小于2％時(shí)，其光譜反射特征會(huì)減弱。同時(shí)研究采樣多以北疆農(nóng)田為主，其地勢(shì)相對(duì)平坦，地表覆蓋較為均一。因此，對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量產(chǎn)生影響的水分含量、地形、地質(zhì)等環(huán)境因素并沒(méi)有考慮在內(nèi)；同時(shí)多時(shí)相遙感影像進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)的研究還在進(jìn)行當(dāng)中，這在一定程度上降低了反演的精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種北疆灰漠土土壤有機(jī)質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是，一種北疆灰漠土土壤有機(jī)質(zhì)含量的遙感監(jiān)測(cè)方法，選擇裸土期北疆灰漠土土壤的多光譜成像數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射校正、大氣校正得到裸土光譜反射率數(shù)值，分別計(jì)算不同有機(jī)質(zhì)含量土壤的光譜反射率值，獲得在可見(jiàn)光和近紅外波段范圍對(duì)灰漠土土壤有機(jī)質(zhì)反射光譜進(jìn)行反演得到土壤有機(jī)質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)。

進(jìn)一步，以紅外波長(zhǎng)范圍0.845～0.885nm反射率值的倒數(shù)變換形式為自變量X，以土壤有機(jī)質(zhì)含量為因變量得到的一元二次回歸模型：Y＝81.232-66.723X-643.299X²進(jìn)行反演得到的灰漠土土壤有機(jī)質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)模型精度最高，R²為0.688。

進(jìn)一步，以0.525～0.600(a)和0.630～0.680(b)波長(zhǎng)范圍的反射率值變換形式R(a)、R(b)得到的二元一次回歸模型y＝89.3941-18.142Ra-367.92Rb，精度達(dá)到0.6，達(dá)到對(duì)灰漠土土壤有機(jī)質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)的精度要求。

進(jìn)一步，以0.630～0.680(b)、0.845～0.885(c)和2.100～2.300(d)波長(zhǎng)范圍的反射率值變換形式R(b)、R(c)、R(d)，得到的三元一次回歸模型y＝116.613-120.067R(b)-401.538R(c)+85.952R(d)，精度達(dá)到0.72，達(dá)到對(duì)灰漠土土壤有機(jī)質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)的精度要求。

本發(fā)明利用新型衛(wèi)星光譜數(shù)據(jù)對(duì)北疆灰漠土有機(jī)質(zhì)含量進(jìn)行大范圍快速監(jiān)測(cè)的方法，監(jiān)測(cè)精度在70％以上，顯著提高了衛(wèi)星數(shù)據(jù)對(duì)灰漠土土壤有機(jī)質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)的精度，滿足了北疆大田對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量監(jiān)測(cè)的需要。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步加以說(shuō)明。

實(shí)施例1

選擇裸土期土壤的多光譜成像數(shù)據(jù)(Landsat 8/OLI數(shù)據(jù))，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射校正、大氣校正得到裸土光譜反射率數(shù)值，分別計(jì)算不同有機(jī)質(zhì)含量土壤的光譜反射率值，發(fā)現(xiàn)Landsat 8/OLI數(shù)據(jù)在中心波長(zhǎng)為2.2μm處的光譜反射率值達(dá)到最高，0.59μm處反射率值迅速下降。表明Landsat 8/OLI數(shù)據(jù)在可見(jiàn)光和近紅外波段范圍對(duì)灰漠土土壤有機(jī)質(zhì)反射光譜具有強(qiáng)烈的吸收作用，當(dāng)波長(zhǎng)大于2.2nm時(shí)對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)光譜反射作用增強(qiáng)。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析，以紅外波長(zhǎng)范圍0.845～0.885nm反射率值的倒數(shù)變換形式為自變量X，以土壤有機(jī)質(zhì)含量為因變量得到的一元二次回歸模型：Y＝81.232-66.723X-643.299X²進(jìn)行反演得到的灰漠土土壤有機(jī)質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)模型精度最高，R²為0.688。

以0.525-0.600(a)和0.630-0.680(b)波長(zhǎng)范圍的反射率值變換形式得到的二元一次回歸模型y＝89.3941-18.142R(a)-367.92R(b)和0.630-0.680(b)、0.845-0.885(c)和2.100-2.300(d)波長(zhǎng)范圍的反射率值變換形式得到的三元一次回歸模型y＝116.613-120.067R(b)-401.538R(c)+85.952R(d)精度較高，分別達(dá)到0.6和0.72，達(dá)到對(duì)灰漠土土壤有機(jī)質(zhì)遙感監(jiān)測(cè)的精度要求。