CAJ | 학술논문

【目的】土壤有机质（ SOM）具有改良土壤结构、促进团粒结构形成、增加土壤疏松性、改善土壤通气性和透水性以及促进植物生长发育的作用。传统测定土壤有机质的方法，虽然精度高，但是实时性差。本文通过对土壤高光谱数据进行变换和分析，筛选出与土壤有机质含量相关性高的敏感波长，构建能够实时、快速反演黄河三角洲土壤有机质含量的数学统计模型。【方法】60个土壤样品采于黄河三角州。利用ASD Fie1dsPec3光谱仪，在室内环境下对黄河三角洲不同有机质含量的风干土壤样本进行了光谱测量，利用化学方法测定了土壤的有机质含量。在对土壤样品高光谱反射率进行去包络线处理的基础上，与土壤有机质含量进行相关分析，筛选敏感波长；运用主成分回归分析、多元线性回归分析、二次多项式逐步回归分析和支持向量机回归分析方法，分别建立了有机质含量的反演模型。【结果】确定了估测土壤有机质含量的敏感波长，建立了能够快速反演黄河三角洲土壤有机质含量的数学统计模型。从土壤光谱反射率曲线可以看出在1400 nm、1900 nm和2200 nm等波段附近有十分明显的水分吸收谷。经对比相关性可以看出，去包络线的数据处理方法明显提高了光谱反射率与土壤有机质之间的相关性。1278 nm、1307 nm、1314 nm、1322 nm、1328 nm、1334 nm、1343 nm 7个相关性较高的波长作为估测土壤有机质含量的敏感波长。基于主成分回归分析、多元线性回归分析、二次多项式逐步回归分析和支持向量机回归分析方法，分别构建了反演有机质含量的模型。其中，二次多项式逐步回归模型校正集的决定系数达到了0.865，验证集的决定系数最大，达到了0.837，为黄河三角洲土壤有机质含量的最佳反演模型。【结论】去包络线的数据处理方法可提高光谱反射率与土壤有机质之间的相关性，确定的1278 nm、1307 nm、1314 nm、1322 nm、1328 nm、1334 nm、1343 nm 7个波长是估测黄河三角洲土壤有机质含量的敏感波长。由于二次多项式逐步回归模型校证集的决定系数最高、均方根误差最小，其拟合效果最好。因此二次多项式逐步回归模型对反演黄河三角洲土壤有机质含量是最佳的。【目的】土壤有機質（ SOM）具有改良土壤結構、促進糰粒結構形成、增加土壤疏鬆性、改善土壤通氣性和透水性以及促進植物生長髮育的作用。傳統測定土壤有機質的方法，雖然精度高，但是實時性差。本文通過對土壤高光譜數據進行變換和分析，篩選齣與土壤有機質含量相關性高的敏感波長，構建能夠實時、快速反縯黃河三角洲土壤有機質含量的數學統計模型。【方法】60箇土壤樣品採于黃河三角州。利用ASD Fie1dsPec3光譜儀，在室內環境下對黃河三角洲不同有機質含量的風榦土壤樣本進行瞭光譜測量，利用化學方法測定瞭土壤的有機質含量。在對土壤樣品高光譜反射率進行去包絡線處理的基礎上，與土壤有機質含量進行相關分析，篩選敏感波長；運用主成分迴歸分析、多元線性迴歸分析、二次多項式逐步迴歸分析和支持嚮量機迴歸分析方法，分彆建立瞭有機質含量的反縯模型。【結果】確定瞭估測土壤有機質含量的敏感波長，建立瞭能夠快速反縯黃河三角洲土壤有機質含量的數學統計模型。從土壤光譜反射率麯線可以看齣在1400 nm、1900 nm和2200 nm等波段附近有十分明顯的水分吸收穀。經對比相關性可以看齣，去包絡線的數據處理方法明顯提高瞭光譜反射率與土壤有機質之間的相關性。1278 nm、1307 nm、1314 nm、1322 nm、1328 nm、1334 nm、1343 nm 7箇相關性較高的波長作為估測土壤有機質含量的敏感波長。基于主成分迴歸分析、多元線性迴歸分析、二次多項式逐步迴歸分析和支持嚮量機迴歸分析方法，分彆構建瞭反縯有機質含量的模型。其中，二次多項式逐步迴歸模型校正集的決定繫數達到瞭0.865，驗證集的決定繫數最大，達到瞭0.837，為黃河三角洲土壤有機質含量的最佳反縯模型。【結論】去包絡線的數據處理方法可提高光譜反射率與土壤有機質之間的相關性，確定的1278 nm、1307 nm、1314 nm、1322 nm、1328 nm、1334 nm、1343 nm 7箇波長是估測黃河三角洲土壤有機質含量的敏感波長。由于二次多項式逐步迴歸模型校證集的決定繫數最高、均方根誤差最小，其擬閤效果最好。因此二次多項式逐步迴歸模型對反縯黃河三角洲土壤有機質含量是最佳的。
【목적】토양유궤질（ SOM）구유개량토양결구、촉진단립결구형성、증가토양소송성、개선토양통기성화투수성이급촉진식물생장발육적작용。전통측정토양유궤질적방법，수연정도고，단시실시성차。본문통과대토양고광보수거진행변환화분석，사선출여토양유궤질함량상관성고적민감파장，구건능구실시、쾌속반연황하삼각주토양유궤질함량적수학통계모형。【방법】60개토양양품채우황하삼각주。이용ASD Fie1dsPec3광보의，재실내배경하대황하삼각주불동유궤질함량적풍간토양양본진행료광보측량，이용화학방법측정료토양적유궤질함량。재대토양양품고광보반사솔진행거포락선처리적기출상，여토양유궤질함량진행상관분석，사선민감파장；운용주성분회귀분석、다원선성회귀분석、이차다항식축보회귀분석화지지향량궤회귀분석방법，분별건립료유궤질함량적반연모형。【결과】학정료고측토양유궤질함량적민감파장，건립료능구쾌속반연황하삼각주토양유궤질함량적수학통계모형。종토양광보반사솔곡선가이간출재1400 nm、1900 nm화2200 nm등파단부근유십분명현적수분흡수곡。경대비상관성가이간출，거포락선적수거처리방법명현제고료광보반사솔여토양유궤질지간적상관성。1278 nm、1307 nm、1314 nm、1322 nm、1328 nm、1334 nm、1343 nm 7개상관성교고적파장작위고측토양유궤질함량적민감파장。기우주성분회귀분석、다원선성회귀분석、이차다항식축보회귀분석화지지향량궤회귀분석방법，분별구건료반연유궤질함량적모형。기중，이차다항식축보회귀모형교정집적결정계수체도료0.865，험증집적결정계수최대，체도료0.837，위황하삼각주토양유궤질함량적최가반연모형。【결론】거포락선적수거처리방법가제고광보반사솔여토양유궤질지간적상관성，학정적1278 nm、1307 nm、1314 nm、1322 nm、1328 nm、1334 nm、1343 nm 7개파장시고측황하삼각주토양유궤질함량적민감파장。유우이차다항식축보회귀모형교증집적결정계수최고、균방근오차최소，기의합효과최호。인차이차다항식축보회귀모형대반연황하삼각주토양유궤질함량시최가적。
Objectives]Soi1 organic matter( SOM)can imProve soi1 structure,Promote formation of granu1ar structure,increase soi1 1oose,imProve soi1 air Permeabi1ity and water Permeabi1ity,and Promote P1ant growth and deve1oPment. A1though the traditiona1 method is acurate in determination of SOM,it cannot Provide rea1-time measurement . The sensitive wave1engths high corre1ated with the SOM content are screened to bui1d a quick statistic mode1 to estimate the SOM content in Ye11ow River de1ta.[Methods]Sixty soi1 samP1es were co11ected in the Ye11ow River De1ta. Mathematica1 statistics was used to bui1d the inversion mode1 by studying the re1ationshiP between the sPectra1 ref1ectance and the SOM content. The SOM contents of soi1 samP1es were ana1yzed by a chemica1 method,and their hyPersPectra1 ref1ectences were measured in an indoor dark room environment by ASD Fie1dsPec3 sPectrometer. Sensitive wave1engths were screened according to their correction with the SOM content, after the hand1ing method of continuum-remova1. The PrinciPa1 comPonent regression ana1ysis,mu1tiP1e 1inear regression ana1ysis,quadratic Po1ynomia1 stePwise regression ana1ysis and the suPPort vector machine( SVM ) regression ana1ysis methods were used to estab1ish mode1s for Predicting the organic content.[Results]From the soi1 sPectra1 ref1ectance curve,around 1400 nm,1900 nm and 2200 nm bands have obvious moisture absorPtion va11ey. It is obvious1y imProved the corre1ation between the SOM content and sPectra1 ref1ectance after Processing method of continuum-remova1 by comParing corre1ation. The seven higher corre1ated wave1engths,1278 nm,1307 nm,1314 nm,1322 nm,1328 nm,1334 nm and 1343 nm,are considered as the sensitive wave1engths to estimate the SOM content. The quadratic Po1ynomia1 stePwise regression mode1 is Prevent to be the best inversion mode1 for SOM content Prediction in the Ye11ow River de1ta with the determination coefficient of 0. 865 and the the 1argest determination coefficient of the va1idation set,which reaches 0. 837.[Conclusions]The Processing method of continuum-remova1 cou1d imProve the corre1ation between the SOM and sPectra1 ref1ectance. The near infrared sPectra1 of 1278 nm,1307 nm,1314 nm,1314 nm,1328 nm,1334 nm and 1343 nm are the sensitive wave1engths for estimating the SOM content. The quadratic Po1ynomia1 stePwise regression mode1 has the best fitting effect,is aPProPriate for estimating the SOM content in Ye11ow River De1ta.