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基于可见光/近红外技术的干旱区绿洲土壤盐分空间分布识别被引量：2: 2017年; 土壤盐渍化是制约干旱区经济发展的重要因素,准确获取土壤盐分信息成为治理干旱区土壤盐渍化的前提。利用采集自渭干河-库车河绿洲的67个表层(0~10 cm)土壤样品,通过可见光/近红外(visible-near infrared spectroscopy,VNIR)光谱技术结合实验室测定的土壤盐分数据,在相关分析提取敏感波段的基础上,运用偏最小二乘回归(PLSR)和支持向量机(SVM)方法进行土壤含盐量的建模并对比分析;此外,利用地统计方法,将最优模型预测得到的土壤含盐量数据进行空间插值,最终获取土壤含盐量的空间分异规律。结果表明:1利用原始一阶微分经支持向量机方法(SVM)建立的土壤含盐量模型,预测集决定系数R2为0.853,均方根误差RMSE为0.381,该模型具有较高的预测精度和较好的稳健性,可以作为有效手段估算干旱区绿洲土壤含盐量。2土壤表层含盐量属于中等空间变异,且空间结构比小于25%,具有强空间自相关。3利用支持向量机得到的土壤含盐量盐分分布图中,土壤含盐量预测值和实测值的决定系数R2为0.786,均方根误差(RMSE)为0.528,显示了较高的预测精度,该研究为快速获取干旱区绿洲土壤含盐量空间分异规律提供了一种新方法。; 宁娟丁建丽杨爱霞邓凯; 关键词：土壤含盐量干旱区空间异质性

EEMD在土壤剖面反射光谱消噪中的应用被引量：6: 2015年; 实测光谱常含有大量干扰信息,消噪在光谱数据处理和分析中极为重要,它直接影响后续的定量分析和信息挖掘。因此,选择适当的消噪方法是改善光谱分析精度,提升光谱分析能力的一个关键性突破。集合经验模态分解(EEMD)方法是一个以信号固有特征尺度为度量的时空滤波过程,能充分保留信号本身的非线性和非平稳特征,在信号的滤波和消噪中具有较大的优势。结合EEMD的多尺度滤波特性,提出了一种新的EEMD阈值光谱消噪方法,并应用于新疆塔里木河中游典型绿洲33个土壤剖面反射光谱数据的预处理。为探讨EEMD阈值法在土壤剖面反射光谱消噪中的效用,对EEMD阈值法和小波阈值法的消噪结果进行了对比分析。结果表明:与传统的小波阈值法相比,EEMD阈值法消噪结果的信噪比从14.836 6dB提高到34.275 7dB,均方根误差由6.786 1×10-5降到7.240 6×10-6,相关系数从0.982 5提高到0.999 8,EEMD阈值法的三个消噪效果衡量指标均优于小波阈值法。证明了EEMD阈值法可有效地去除土壤剖面光谱噪声,较好地保留了光谱的细节信息,提高了光谱的定量分析精度,且与小波阈值消噪方法相比具有较强的可靠性和自适应优势,作为光谱数据预处理的一种新方法,其应用前景良好。; 邓凯丁建丽杨爱霞牛增懿; 关键词：信号消噪

奎屯河流域春季融雪期SCS-CN模型参数取值方法被引量：8: 2017年; 水资源是保障我国西北干旱半干旱地区生态环境安全的关键因素。以新疆奎屯河流域为例,通过修正SCS模型土壤持水量及初损率参数计算方法,寻找适用于干旱半干旱地区山区典型流域春季融雪期径流模拟模型,为流域掌握水资源量及生态用水提供决策依据。与以往研究不同之处在于:首先,引入度-日模型修正降水量参数,以满足流域降雨-融雪混合补给径流特征。其次,利用多期MODIS数据驱动的TS/VI特征空间理论结合土壤水分吸收平衡原理计算土壤持水量参数(S);再运用聚类分析法对初损率(λ)取值方法进行改进。通过参数算法改进后的SCS模型,参数率定期和验证期纳什效率系数和相对误差系数分别为0.92和0.64,0.7%和-1.5%。结果表明:1)参数算法改进后SCS模型能实现奎屯河流域春季融雪期日径流模拟。2)利用遥感大尺度地表信息参数化技术反演SCS模型参数,实现了遥感数据为SCS模型提供大尺度空间数据的同时,间接实现了模型参数由点状数据向面状数据转化的可能;3)初损率(λ)多组取值法可有效提高干旱半干旱地区大尺度流域径流模拟精度。; 王瑾杰丁建丽张喆邓凯陈文倩张成; 关键词：奎屯河流域融雪期遥感

基于电磁感应技术的土壤剖面盐分空间分布建模研究被引量：14: 2016年; 土壤盐渍化问题是干旱半干旱地区农业发展的主要障碍,也是制约荒漠植物生长状况的关键因素之一,严重影响到绿洲生态环境的稳定与安全。研究土壤剖面盐分的分布情况,能及时探究盐渍化对生态的影响。以渭干河-库车河三角洲绿洲为研究靶区,利用电磁感应仪技术与传统采样方法获取该地区典型地块的土壤电导率,剖析其剖面分布特征,在建立磁感式表观电导率和土壤样本实测电导率之间的线性混合模型的基础上,采用自然邻近插值方法解析和评估研究区土壤剖面盐分的空间分布特征。结果表明:研究区土壤电导率具有较强的表聚性与空间变异强度,土壤主体属于中度盐渍化类型;基于各深度层土壤电导率与磁感表观电导率所构建的3种线性混合模型均能达到0.01的显著性水平,其中磁感表观电导率两种模式相结合解译模型预测精度最高;自然邻近法插值结果直观反映研究区土壤剖面盐分的空间分布状况,与水平模式和垂直模式相结合的土壤盐分解译模型相结合则能够更有效的提高土壤盐分空间分布的预测精度。研究结果表明,借助构建的土壤盐分解译模型可对研究区土壤盐渍化空间分布情况进行快速监测与评估,为该区土壤盐渍化的防治提供了一定的技术支撑。; 邓凯丁建丽杨爱霞王瑾杰

基于可见-近红外光谱变量选择的荒漠土壤全磷含量估测研究被引量：13: 2016年; 以新疆艾比湖湿地保护区采集的300个荒漠土壤样品为研究对象,利用ASD Field Spec○R3HR光谱仪获取的土壤可见-近红外光谱数据以及化学分析获取的土壤全磷数据为数据源,将原始光谱数据经过卷积平滑、标准正态变量变换以及一阶微分预处理后,采用蚁群-遗传结合区间偏最小二乘法提取荒漠土壤全磷含量特征波长,构建土壤全磷含量偏最小二乘回归预测模型;并与全谱偏最小二乘、蚁群-区间偏最小二乘、遗传-偏最小二乘模型进行比较。结果表明：经蚁群-区间偏最小二乘法筛选后,荒漠土壤全磷特征波段为500~700,1 101~1 300,1 501~1 700,1 901~2 100nm;进一步采用遗传-区间偏最小二乘法进行变量选择,得到共线性最小的13个有效波长,分别为：1 621,546,1 259,573,1 572,1 527,564,1 186,1 988,1 541,2 024,1 118和1 191nm。建模方法比较显示,采用蚁群-遗传结合区间偏最小二乘法选择的特征变量,建立的模型精度最高,其次是遗传算法、蚁群算法和全光谱。蚁群-遗传结合区间偏最小二乘法建立的土壤全磷含量的模型,效验证均方根误差RMSECV以及预测集均方根误差RMSEP分别为0.122和0.108mg·g-1,效验证相关系数Rc以及预测集的相关系数Rp分别为0.535 7,0.555 9。因此,经过卷积平滑、标准正态变量变换以及一阶微分预处理,并利用蚁群-遗传结合区间偏最小二乘法建立的模型不仅简单,而且具有较高的预测精度和较好的稳健性,可以估算荒漠土壤全磷含量。; 杨爱霞丁建丽李艳红邓凯; 关键词：光谱学近红外光谱

基于表观电导率与实测光谱的干旱区湿地土壤盐分监测被引量：9: 2016年; 以新疆艾比湖滨盐渍化土壤为对象,利用磁感应电导仪和光谱仪测得的盐渍土表观电导率和可见光/近红外光谱数据,选取与EM38解译的土壤盐分相关性最好的光谱变换形式和特征波长,分别建立多元逐步回归、偏最小二乘回归和支持向量回归的土壤盐分监测模型。结果表明:(1)表观电导率两种模式相结合建立的盐分含量解译模型的拟合优度达到0.91,即在该区域内电磁感应技术可用于土壤盐分含量的间接监测。(2)一阶微分处理优于二阶微分,经一阶微分变换后的光谱可以较好地预测土壤盐分含量。(3)3种建模方法中,支持向量回归的建模精度最高,偏最小二乘回归和多元逐步回归次之。干旱区湖滨湿地土壤盐分含量的估测模型宜选取基于平滑后的原始一阶微分光谱数据建立的支持向量回归模型。; 杨爱霞丁建丽李艳红邓凯王瑾杰; 关键词：盐渍化

干旱半干旱区土壤含盐量和电导率高光谱估算被引量：9: 2015年; 以新疆南疆地区渭干河-库车河三角洲绿洲不同盐渍化程度的土壤为研究对象,将土壤样品的含盐量与电导率数据和使用ASD Field Spec Pro FR光谱仪测得土壤样品高光谱数据作为本研究原始数据.首先,对原始土壤光谱反射率曲线进行Savitzky-Golay滤波以消除光谱曲线噪声可能引起的误差,对得到的光谱曲线进行对数、倒数等15种光谱变换;其次,对土壤样品含盐量与电导率关系进行分析,并通过两者与土壤光谱反射率不同光谱变换形式的相关性比较分析,遴选出一阶微分、对数倒数一阶微分、连续统去除和连续统去除一阶微分四种相关性较好的变换形式;最后,以此变换形式对含盐量和电导率进行建模,并对二者进行了高光谱估算精度的比较.结果表明:渭干河-库车河三角洲绿洲的含盐量与电导率的相关性较高,达到0.9975;电导率与四种不同光谱变换形式之间的相关性要优于含盐量,特别在一些土壤盐渍化的敏感波段尤为突出;无论是含盐量还是电导率,多元逐步回归模型均优于一元线性模型,且以电导率建立的两种回归模型的决定系数均高于含盐量.研究表明,土壤电导率对高光谱信息的反应比含盐量更敏感,同时,以电导率建模的估算精度比含盐量更高.因此,以电导率替代含盐量进行土壤盐渍化高光谱估算研究是一种精度更高、速度更快的方法,可为提高土壤盐渍化高光谱估算提供理论依据.; 李相丁建丽侯艳军邓凯; 关键词：土壤含盐量土壤电导率

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邓凯

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