不同盐结皮光谱特征及其盐渍化信息预测研究

盐碱地是我国重要的后备耕地资源,为及时、准确获取土壤盐渍化信息,以宁夏银北地区不同盐结皮土壤为研究对象,运用土壤学和地统计学方法,以土壤野外原位光谱数据和室内盐分指标测定数据为基本信息源,系统分析不同盐结皮光谱特征,确定对结皮层pH值、电导率(EC)和盐分离子含量最敏感的土壤光谱反射率转换形式、波段和光谱盐分指数,进而建立并验证基于敏感盐分指数的盐分指标预测模型。结果表明:研究区白碱结皮光谱反射率在450～1 050 nm波段最高,马尿碱结皮次之,黑油碱结皮最低。通过野外光谱反射率可以将研究区主要盐结皮类型进行分类。反射率平滑后再经过一阶微分、倒数对数一阶微分、连续统去除和连续统去除一阶微分转换后,最大相关系数比只作平滑处理的反射率显著增大。与pH值、EC和CO2-3、Mg2+含量相关性最强的转换方式是连续统去除一阶微分,与SO2-4、Ca2+、K+含量相关性最强的转换方式是倒数对数一阶微分,与HCO-3、Cl-、Na+含量相关性最强的转换方式是一阶微分。整体上连续统去除一阶微分与各盐分指标的相关性最强。整体来看,盐分敏感区域在蓝光450、470、485 nm附近,绿光501、575 nm附近,红光680 nm附近和近红外多个波段。与各盐分指标相关性最强的盐分指数分别为:pH值为盐分指数S1,Cl-、K+含量为盐分指数SI3,SO2-4、Mg2+含量为盐分指数S2,EC和HCO-3、Na+含量为盐分指数S3,CO2-3、Ca2+含量为盐结皮指数SCI。除CO2-3含量外,利用敏感盐分指数可以准确预测土壤结皮层pH值、EC和其他盐分离子含量,其中对Na+含量的拟合度最大。该研究可为银北地区不同盐结皮土壤分类及盐渍化信息的准确预测提供科学依据。

基于小波变换及异质SVM方法的土壤盐渍化高光谱定量分类研究

为研究宁夏回族自治区平罗县土壤盐渍化问题,运用Matlab R2016a软件对实测高光谱数据进行小波变换去噪、数值变换,以400~1 800 nm波段的反射率数据作为特征值,建立基于异质支持向量机(SVM)算法的土壤盐渍化分类模型,分析土壤盐渍度。结果表明:最优小波基为db3,最优分解层数为3层,最优阈值为H阈值时,利用最优参数的小波变换可以有效地消除噪声;选择波段800~848 nm,核函数为Polynomial的核函数,参数值c=2.828 4,g=0.933 0,异质SVM模型二分类时准确率最高可达85.0%,四分类时准确率达70%。

1980—2018年银川平原土地利用变化时空格局分析

为探究沿黄经济区工农业经济迅速发展所引起的土地利用频繁变化,基于地理信息系统(geographical information system,GIS)空间分析技术,通过转移矩阵、地学信息图谱、标准差椭圆、核密度和热点分析法,探究该区各地类数量结构演化和空间格局特征。结果表明:近38 a,建设用地和耕地大幅增长,其他地类均有减少,耕地流转为建设用地,主要来源为开垦草地和未利用地,水域林地略微减少,变化率低于1%;空间分异上,图谱单元以水域向草地和耕地转化为主导,集中分布于平罗县、贺兰山脚和黄河以东,其次为耕地转为建设用地,主要发生在青铜峡市和利通区;地类变化在空间上呈现东北-西南的集中分布趋势,覆盖范围逐渐趋于扩张;沿黄城市群以耕地、居民点和建设用地为主,工农业快速发展加速了地类的转化,成为土地利用的热点和密集区。贺兰山自然保护区和白芨滩生态保护区,地类以林地和荒漠草原为主,是土地利用的冷点区。