[发明专利]一种基于高光谱技术的碱化土壤空间酸碱度监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用高光谱技术进行碱化土壤空间酸碱度监测的方法,尤其是应用高光谱遥感技术快速监测野外盐碱化土壤空间酸碱度的方法,属于遥感光谱图像定量分析的应用领域。

背景技术

土壤碱化通常出现在干旱、半干旱地区，是干旱、半干旱农业区最主要的土地退化问题之一。因此，快速、准确、有效的监测盐碱土的危害程度和空间分布状况对于治理土壤盐碱化、防止土壤再退化、加速绿洲农业发展起到至关重要的作用。PH是反应土壤碱化程度的最重要指标之一。传统的土壤碱化状况是通过野外调查获得，费时费力，而且监测站点较少，尤其是地形起伏较大的地区、无人荒漠区监测难度较大，无法揭示盐碱土的时空动态变化特征，对探测土地碱化程度、盐碱化防治以及干旱、半干旱区域的绿洲农业发展有很大的限制作用。

为了快速、有效、精准的反映土地碱化程度，高光谱遥感成为一种新的实时监测土壤组分的技术手段，高光谱遥感不仅具有多光谱遥感的宏观性、省时省力等特点，还具有精细的光谱分辨能力。在光谱分析过程中，可以建立可靠的定量模型对土壤PH做出准确模拟和预测。目前，对土壤光谱特性的研究已在相关技术手段帮助下得以实现，并取得较大的进展。Ferenc等[Ferenc C.Spectral band selection for the characterization of salinity status of soils[J].Remote Sensing of Environment,1993,43:231-242.]应用改进逐步主成分分析(MSPCA)技术，对盐碱化土壤光谱进行了变换处理，有效提取了盐碱化程度信息。Domsh等[Domsch H,Giebel A.Estimation of soil textural features from soil electrical conductivity recorded using the EM38[J].recision Agriculture,2004,5:389-409.]使用EM38测量的EC估算土壤质地特征。Metternicht等[Metternicht G,Alfred Zinck J.Remote sensing of soil salinization Impact on Land Management[M].New York:CRC Press,2009:63-113.]使用遥感技术检测土壤盐渍化状况，并研究其在土地管理中的应用。崔耀平等[崔耀平,王让会,刘彤,等.基于光谱混合分析的干旱荒漠区植被遥感信息提取研究—以古尔班通古特沙漠西缘为例[J].中国沙漠,2010,30(2):334-341.]以Landsat-TM影像为数据源，使用光谱混合分解模型提取了盐碱化地区植被属性等信息。

研究现状而言，虽然通过一些高光谱数据已经建立了各种土壤组分的多种预测模型，但不同方法建立模型的精度不同，对以PH为主要指标的碱化土壤的研究以及其时空分布特征研究分析尚不成熟。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于高光谱技术的碱化土壤空间酸碱度监测方法。

本发明采用的技术方案为：一种基于高光谱技术的碱化土壤空间酸碱度监测方法，包括以下步骤：

步骤一：选取能代表当地盐渍化状态的典型区域，本发明的样地土壤类型包括盐土、沼泽土、灰漠土、灰棕漠土、潮土、风沙土、淤灌土和草甸土，地表覆盖植被主要为典型的盐生沙漠植物白刺、梭梭、柠条、怪柳、胡杨等。在同一个采样区域选取地表状况相似的5个样点(重复试验)，进行100cm深的土壤剖面试验，使用铝制环刀进行分层(5层)取样，每份挖取土壤样品1kg。使用手持GPS仪对每个样点的海拔和经纬度坐标进行记录。

步骤二：将步骤一所得土样进行自然风干、研磨、去除砂砾、石块和植物残体等处理，用0.25mm孔隙的筛子进行过筛处理。将处理好的土样分为3份：分别用于光谱分析、化学测量和保存备用。