基于不同卫星光谱模拟的土壤电导率估算研究

• 作者: 丁建丽 唐普恩 曹肖奕 梁静 葛翔宇 陈文倩 陈香月
• 来源期刊: 干旱区地理
• 关键词: 波谱响应 土壤电导率 光谱预处理 三维光谱指数 梯度提升回归树
• 年，卷（期）: 2020,（1）
• 所属期刊栏目: 地球信息科学
• 页码范围: 172-181
• 页数: 10页
• 字数: 7271字
• 语种: 中文
• DOI: 10.12118/j.issn.1000-6060.2020.01.20

摘要

土壤电导率(Electrical conductivity,EC)是评价土壤盐渍化的重要指标.通过实测新疆艾比湖湿地自然保护区土壤EC及可见光—近红外光谱数据,利用波谱响应技术模拟Landsat 8 OLI、Sentinel 2、Sentinel 3卫星的宽波段数据.构建宽波段模拟数据及其5种预处理后的三维光谱指数(Three-dimensional spectral index,TDSI),采用梯度提升回归树算法(Gradient boosting regression tree,GBRT)建立3种卫星土壤EC估算模型,并比对加入TDSI后模型精度的变化.结果 表明:在不同土壤EC条件下,3种卫星具有相似的光谱趋势,均在红、近红外波段附近反射率较高;TDSI与土壤EC相关性基本均在0.4以上,最大程度保留了与土壤EC敏感度高的红、绿、蓝、近红外、短波红外波段信息;GBRT对于土壤EC估算能力表现突出,3种卫星对土壤EC的最佳预测精度R2分别为0.831、0.847、0.903,在加入TDSI后,R2分别提高至0.835、0.857、0.935,综合分析发现,Sentinel 3对土壤EC估算效果最佳(R2=0.935,均方根误差RMSE=2.986 mS·cm-1,赤池信息准则AIC=57.500).通过利用波谱响应技术结合TDSI深度挖掘波段间的协同信息,采用GBRT验证了不同卫星对土壤EC的估算效果,二者相结合可以有效提升模型预测精度,为干旱区土壤盐渍化定量监测与防控提供有利指导.