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松辽平原黑土有机质及相关元素遥感定量反演研究

作　者: 程彬
导　师: 周云轩
学　校: 吉林大学
专　业: 地学信息工程
关键词: 遥感黑土有机质含量全氮含量全铁含量土壤光谱特征 ASTER遥感影像 TM遥感影像反演
分类号: P642.13
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

东北黑土区是目前世界上三大黑土区之一,农田黑土广泛分布在松嫩平原,是我国重要的商品粮基地。保护黑土地、科学而合理使用黑土地对恢复松辽平原生态农业环境和21世纪国家粮食安全意义重大。本文是从研究遥感影像中裸露土壤的光谱特征入手,在ASTER影像中,有机质含量的变化,可以通过ASTER传感器记录下来,在遥感影像光谱值中显示出来。我们通过采集少量土壤样品数据,得出有机质、全氮、全铁含量与土壤反射光谱值的关系,建立回归方程,反演出整个研究区中土壤有机质、全氮、全铁含量。

全文目录

提要  5-9
第一章绪论  9-23
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 问题提出及课题来源  10-11
  1.3 土壤成分遥感定量反演的可行性  11
  1.4 遥感获取土壤信息的方式及特点  11-13
  1.5 国内外土壤光谱研究进展  13-20
    1.5.1 遥感方法估算土壤有机质含量  13-19
      1.5.1.1 利用遥感影像直接估算方法  13-16
      1.5.1.2 基于植被指数估算方法  16
      1.5.1.3 地面非成像光谱仪估算土壤有机质含量  16-19
    1.5.2 土壤水分含量与土壤反射光谱的关系研究  19-20
    1.5.3 土壤质地、铁的氧化物及其它土壤特性对土壤光谱的影响  20
  1.6 主要研究内容  20-21
  1.7 研究思路与技术方法  21-23
第二章研究区概况和数据预处理  23-39
  2.1 研究区概况  23-24
  2.2 黑土定义  24
  2.3 土壤样品的采集和前处理  24-28
    2.3.1 土壤样品的采集  24-25
    2.3.2 土样采集位置  25-28
    2.3.3 土壤样品的测定分析  28
  2.4 ASTER遥感影像数据  28-29
  2.5 ASTER遥感影像数据预处理  29-37
    2.5.1 计算视反射率  29-34
      2.5.1.1 太阳高度角引起的辐射误差校正  31-32
      2.5.1.2 日地距离校正  32-33
      2.5.1.3 增益校正  33
      2.5.1.4 视反射率计算  33-34
    2.5.2 初步校正结果  34-35
    2.5.3 相对辐射校正  35-37
  2.6 野外土壤样品的光谱测定  37
  2.7 其它资料的预处理  37
  本章小节  37-39
第三章基于ASTER遥感影像黑土有机质含量的定量反演  39-67
  3.1 土壤有机质含量与土壤反射率  40-44
  3.2 研究区有机质含量  44-45
  3.3 ASTER影像中黑土的光谱曲线特征  45-50
  3.4 数据处理和分析  50-54
    3.4.1 噪声最小化变换（MNF）  50-51
    3.4.2 像元纯度指数（PPI）  51
    3.4.3 N维可视化  51
    3.4.4 光谱数据处理  51-54
      3.4.4.1 光谱反射值的对数变换  52
      3.4.4.2 微分光谱技术  52-53
      3.4.4.3 建模方法  53
      3.4.4.4 检验方法  53-54
  3.5 结果与分析  54-64
    3.5.1 建立回归方程  54-58
    3.5.2 二叉树分类  58-59
    3.5.3 土壤有机质含量分类  59-64
  3.6 结论  64
  3.7 讨论  64-65
  本章小结  65-67
第四章基于TM遥感影像黑土有机质含量的定量反演  67-78
  4.1 TM传感器与ASTER传感器对比  67-68
  4.2 黑土土壤的TM数据光谱曲线特征  68-70
  4.3 ASTER、TM遥感影像中黑土光谱曲线的异同  70
    4.3.1 ASTER、TM遥感影像中黑土光谱曲线的共同点  70
    4.3.2 ASTER、TM遥感影像中黑土光谱曲线的差异  70
  4.4 数据预处理  70-71
    4.4.1 土壤数据的获取  70-71
    4.4.2 遥感数据处理  71
  4.5 基于TM数据土壤有机质含量的分类  71-76
    4.5.1 建立回归模型  71-72
    4.5.2 分类  72-75
    4.5.3 结果与分析  75-76
  4.6 结论  76
  4.7 讨论  76-77
  本章小结  77-78
第五章其它土壤成分的定量反演  78-94
  5.1 土壤氮元素含量  78-85
    5.1.1 国内外研究现状  79-80
    5.1.2 研究区氮元素含量  80-81
    5.1.3 建立回归方程  81-83
    5.1.4 结果与分析  83-85
    5.1.5 结论  85
  5.2 土壤氧化铁含量  85-92
    5.2.1 国内外研究现状  86-87
    5.2.2 研究区全铁含量  87-89
    5.2.3 建立回归方程  89-90
    5.2.4 结果与分析  90-92
    5.2.5 结论  92
  5.3 其它元素  92
  本章小结  92-94
第六章结论与讨论  94-98
  6.1 结论与创新点  94-96
  6.2 问题与展望  96-98
参考文献  98-107
攻读博士期间发表文章  107-108
摘要  108-110
ABSTRACT  110-112
致谢  112-113

松辽平原黑土有机质及相关元素遥感定量反演研究

内容摘要

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