博斯腾湖湖滨绿洲土壤表层盐分离子含量高光谱估算模型

赵 慧，李新国*,靳万贵，麦麦提吐尔逊·艾则孜，牛芳鹏

(1.新疆师范大学地理科学与旅游学院，新疆 乌鲁木齐 830054；2.新疆干旱区湖泊环境与资源实验室，新疆 乌鲁木齐 830054)

1 材料与方法

1.1 研究区概况

1.2 土壤样品采集及测定

土壤光谱测定采用ASD FieldSpec3便携式地物光谱仪，波段范围为350～2500 nm，光谱采样间隔在350～1000、1000～2500 nm分别为1.38、2 nm,光谱仪最后数据重采样间隔为1 nm。野外测量需要选择晴朗无风的天气，采集光谱前对光谱仪白板校正[21]。每个土壤样品重复测量20条光谱曲线，取其平均值作为此样本的光谱数据。

1.3 数据处理与研究方法

1.3.1 光谱指数 根据研究区土壤盐分离子状况结合前人的研究结果，采用比值盐分指数(RSI Ratio salt indices)、差值光谱指数(DSI Difference spectral indices)、亮度光谱指数(BSI Brightness spectral indices)、归一化光谱指数(NDSI Normalized difference spectral indices)。Ri和Rj是土壤盐分离子在第i波段和第j波段的土壤光谱反射率。根据全光谱的第i波段和第j波段的所有组合计算二维相关系数，绘制形成光谱系数矩阵图。光谱指数计算公式[16]见表1。

表1 土壤盐分的光谱指数及其公式

2 结果与分析

2.1 土壤盐分离子描述性统计

2.2 光谱反射率与相关性分析

2.3 基于光谱指数的土壤盐分离子估算模型

光谱矩阵系数图能够对土壤盐分离子含量和光谱指数之间的相关性进行可视化表达，依据不同颜色反映敏感波段[27]。由图3～10可知:通过建立主要土壤盐分离子含量、土壤盐分含量、土壤电导率与高光谱数据在光谱指数SI、RSI、BSI、DSI、NSDI的光谱矩阵系数图，光谱指数SI和BSI在土壤盐分离子下构建的二维相关矩阵图具有相似性，光谱指数RSI、DSI、NDSI构建的二维相关矩阵图具有相似性。……