基于epo算法去除水分影响的土壤有机质高光谱估算-土壤学报.pdfVIP

Vol. 54 No. 5 第 54 卷 第 5 期 土 壤 学 报 ， 2017 年 9 月 ACTA PEDOLOGICA SINICA Sep. ，2017 DOI：10.11766/trxb201612040396 基于EPO算法去除水分影响的土壤有机质高光谱估算* 1 ，2 1 ，2† 1 ，2 1 ，2 1 ，2 1 ，2 洪永胜 　于　雷 　朱亚星 　吴红霞 　聂　艳 　周　勇 3 1 ，2 QIFeng 　夏　天 （1 华中师范大学地理过程分析与模拟湖北省重点实验室，武汉　430079） （2 华中师范大学城市与环境科学学院，武汉　430079） （3 School of Environmental and Sustainability Sciences，Kean University，NJ　07083，USA） 摘　要　　野外进行土壤有机质的光谱快速预测时需考虑土壤含水量的影响。在室内设计人工加 湿实验分别获取9个土壤含水量梯度（0～32%，间隔4%）的土壤光谱数据，分析土壤含水量变化对 光谱的影响，再利用外部参数正交化法（external parameter orthogonalization，EPO）进行湿土光谱校 正，并结合偏最小二乘回归和支持向量机回归分别建立土壤有机质预测模型。结果表明，土壤光谱反 射率随着土壤含水量的增加呈非线性降低趋势，偏最小二乘回归模型的预测偏差比为1.16，模型不可 用；经EPO算法校正后，各土壤含水量梯度之间的光谱差异性降低，能实现土壤有机质在不同土壤含 水量梯度的有效估算，偏最小二乘回归和支持向量机回归模型的预测偏差比分别提高至1.76和2.15。 研究结果可为田间快速土壤有机质预测提供必要参考。 关键词　　土壤光谱；有机质；含水量；外部参数正交化法；支持向量机回归；江汉平原 中图分类号　　S127；TP79　　　 文献标识码　　A 土壤有机质是土壤理化特性的一个重要参数， 型精度通常要低于室内相对稳定环境下的模拟结 ［ 1 ］ ［4］ 是 指 导 农 业 科 学 施 肥 的 重 要 依 据 。 快 速 、 准 果 。特别是土壤含水量变化对土壤有机质的光 ［5］ 确、低成本地获取大面积土壤有机质信息，是实现 谱表征及定量预测 。因此，克服土壤含水量对 农业现代化管理的重要基础。近年来，以可见近红 土壤光谱的影响至关重要。 外光谱为代表的土壤近地传感技术凭借独特的优点 外部参数正交化法（external parameter orthogona- ［6］ （快速、方便、环保、无损等）为获取土壤有机质 lization，EPO）由Roger等 首先提出并应用于校 信息提供了新的途径，逐渐成为动态监测土壤有机