加载中…土壤光谱的一些知识
(2019-08-06 23:13:42)
[1] 吴代晖，范闻捷，崔要奎，等. 高光谱遥感监测土壤含水量研究进展[J]. 光谱学与光谱分析.
2010(11): 3067-3071.
1、土壤含水量可以用重量含水量，体积含水量等方式表示。传统的获取土壤含水量的方法有：重力法、中子法、伽马射线衰法、张力计等方法。
2、遥感监测土壤含水量可以利用的波段有可见光－近红外、热红外和微波。
3、由于不同含水量的土壤介电特性不同，其回波信号也不同，据此主动微波通过后向散射系数来反演土壤含水量[3]，被动微波利用微波辐射计测得亮度温度，然后通过物理模型或者与土壤含水量建立经验统计关系，反演土壤含水量[4]。
4、在热红外波段，可以利用热惯量法估测土壤含水量[7]。
5、植被指数－地表温度法，利用热红外波段和可见光－近红外波段，通过监测植被长势和地表辐射温度，间接地反映土壤含水量，是一种基于经验参数化的方法。如：作物缺水指数法[8]、温度植被干旱指数法[9]、条件植被指数法[10]、距平植被指数法[11]等。
6、目前普遍认为：对于可见光到短波红外所有波段而言，当土壤含水量低于田间持水量时，土壤反射率随着土壤含水量的增加而降低；而当土壤含水量高于田间持水量时，土壤反射率随着土壤含水量的增加反而增加[21-24]。
这篇文章后面主要讨论高光谱遥感反演土壤含水量，建立不同模型，总结有点乱，忽略。。。
[2]
杨涛，宫辉力，李小娟，等. 土壤水分遥感监测研究进展[J]. 生态学报. 2010(22):
6264-6277.
1、With the
features of observing large area synchronously, temporally, and economically,
remote sensing technique makes dynamic soil water monitoring
possible at
2、Soil water content variates spatially and
temporally，and plays an important
role in environmental elements and energy exchanges between earth
and atmosphere． It is a basic
that lead to efficient
forecasting improvement in the physics of land surface processes on
regional or global scales.
土壤水分含量随时空的转换而变化，在地-气界面间物质、能量交换中起着重要的作用，是农作物生长发育的基本条件和农作物产量预报的重要参数。
3、There are four objectives within this paper
about soil
moisture
4、土壤水分的遥感估测方法是通过测量土壤表面发射或反射的电磁能量，研究遥感信息与土壤湿度间的关系，建立土壤湿度与遥感数据间的信息模型，从而反演出土壤水分。
5、土壤水分含量约大于5%时，随土壤水分含量的增加反射率有呈指数下降趋势[61]，这一规律为遥感方法监测土壤水分提供了可能。
6、反射率法只适用于地形平坦、地貌单一且土壤组成比较典型的地区;
热惯量法较适宜于裸土和低植被覆盖区域;
植被指数法、作物缺水指数法适合于植被覆盖度较高的区域; 温度-植被法可以有效地克服土壤背景的影响，在不完全覆盖地区可以更准确地定量反演土壤水分状况;
高光谱方法具有明确的物理意义，也是比较新的方法，有待进一步的发展。
[3] 彭杰，张杨珠，周清，等.
土壤理化特性与土壤光谱特征关系的研究进展[J]. 土壤通报. 2009(05):
1204-1208.
1400、1900、2200 nm 三个水分吸收带：
2、土壤质地之所以能影响土壤光谱反射率，一方面是由于它影响土壤蓄水能力，较大的颗粒之间能容纳更多的空气和水，另一方面是土壤颗粒大小对土壤反射率有着显著影响：颗粒越小，彼此的结合越紧密，土壤表面也就越平滑，反射率就越大。
3、已有研究表明铁氧化物对可见光谱区影响很大，但对近红外区尤其是1300～2500 nm 的反射率较小。一般说来，含铁量较高的土壤，其黄，红波段560～760nm
的反射率较高，并有向蓝波段陡降的特点。
4、铁离子的价态是光谱特征的重要因子，Stoner[6]和Obukhov[14]分别指出，在土壤光谱曲线的700
nm 和900 nm 处存在三氧化二铁的吸收带，季耿善等经研究也得出了相同的结论，且发现1100 nm附近是以二价铁为主的吸收带，G. R.Hunt 等[15]人认为，二价铁离子在1000～1100
nm 附近可产生一个最常见的强而宽的谱带，在土壤和粘土矿物中，三价铁离子形成的吸收带主要位于900 nm 附近。
[1] 何挺，王静，程烨，等. 土壤水分光谱特征研究[J]. 土壤学报. 2006(06):
1027-1032.
1、土壤中水分含量的高低对热量平衡、土壤温度、农业墒情均有重要意义。
2、目前，土壤水分遥感监测主要采用4 类研究方法，即土壤水分光谱法、热红外方法(热惯量方法) 、微波方法和植被指数法[1～3]。
3、潮湿土壤在1400nm和1900nm附近有明显的吸收峰，在970nm、1200nm和1770nm处有弱吸收峰，它们都是土壤水分子振动的倍频或合频引 起的。
4、当土壤湿度从干燥态演变到风干态时，土壤反射率几乎不产生变化，继续增加含水量到田间持水量时,则反射率下降。超过田间持水量,反射
率 又重新增加，这是因为土壤颗粒表面形成薄水层,增加镜面反射所致。
5、对数变换和光谱微分变换，原因：光谱反射率经对数变换后，不仅趋向于增强可见光区的光谱差异(可见光区的原始光谱值一般偏低)，而且趋 向于减少因光照条件变化引起的乘性因素影响；而微分光谱则有助于限制低频噪声对目标光谱的影响。不同阶数的微分(差分) 值可以帮助人
们迅速确定光谱的拐 点及最大最小反射率的波长位置。
6、由于光谱仪波段间对能量响应上的差异，使光谱曲线总存在一些噪声。因此对其进行了9 点移动平均[20]，对光谱数据光滑去噪声。
R′i = 0.04Ri-4 + 0.08Ri-3 + 0.12Ri-2 + 0.16Ri-1+ 0.20Ri + 0.16Ri+1 + 0.12Ri+2 + 0.08Ri+3 +0.04Ri+4
——(4)。
7、光谱吸收特征参数包括吸收波段波长位置( P) 、深度( H) 、宽度(W) 、对称度( S) 、面积( A)
和光谱绝对反射值。一般采用“包络线消除法”来提取这些光谱吸收特征参数[22]。
8、在预测土壤含水量时，1450nm吸收峰比1950nm吸收峰要更为敏感、有效，而且前者的吸收峰位置与含水量高度相关。因为土样1450nm附近的反射率更纯粹地受水分含量的影响，而1925nm附近除了受水分影响外，还受其他物质的影响，如土壤有机质的主体- 腐殖酸、纤维素、淀粉、蛋白质等；其二为光谱数据在1450nm附近区域的信噪比要比1925 nm附近的区域高，后者曲线有时能看出明显的锯齿状,这跟光谱仪有关系。
未完待续。。。
喜欢
0
赠金笔
后一篇：光谱数据平滑与滤波