長期以來，眾多學者圍繞土壤光譜反射率與有機質含量的相關性進行了大量的研究]。本文簡單總結了土壤氮、磷、鉀含量的高光譜遙感探測方法。

研究背景

2017年，西安煤航遙感信息有限公司承擔的“基于多平臺精準探測技術的兵團主要農(nóng)作物種植云服務體系研究”項目，主要任務是在獲取研究區(qū)典型區(qū)域無人機高光譜圖像和衛(wèi)星遙感圖像，開展地面土壤與植被光譜測試分析、土壤采樣與肥力分析，開展土壤墑情、長勢遙感監(jiān)測分析，建立基于高光譜和多光譜遙感圖像的土壤有機質、有效磷。有效鉀的豐度信息提取模型，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供有效服務。

在植物生長期開展了兩次無人機高光譜飛行，同步開展了實地調查和土壤采樣，進行了土壤肥力化驗分析（有機質、有效磷、有效鉀、水解性氮），以衛(wèi)星多光譜、航空高光譜、實測光譜數(shù)據(jù)為基礎，結合外業(yè)調繪的相關數(shù)據(jù)、化驗分析數(shù)據(jù)，開展了土壤墑情、肥力、植被長勢、估產(chǎn)等遙感專題分析，構建了相應的信息提取模型；在此基礎上進行了信息提取系統(tǒng)的研發(fā)工作。

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研究方法

1.?野外數(shù)據(jù)采集與調查

①無人機高光譜遙感飛行。采用大疆M600 PRO無人機搭載Gaiasky-高光譜相機，用于對土壤肥力、土壤墑情和植被長勢、估產(chǎn)等農(nóng)情專題要素的高光譜和多光譜遙感探測可行性研究

②同步外業(yè)調查和土壤光譜測試。在高光譜遙感成像的同時，在實驗區(qū)范圍內以大致等距離的網(wǎng)格節(jié)點進行 GPS定標、光譜測試和土壤采樣。

③土壤樣本化驗分析。選擇了示范區(qū)全區(qū)50個土壤樣品進行化有機質、有效氨、磷、鉀化驗分析。對化驗分析結果進行統(tǒng)計分析。

2土壤光譜曲線特征分析

土壤光譜反射率與土壤中有機質含量呈明顯負相關性，即隨土壤中有機質含量的增大，土壤反射率降低參見圖1；有效磷、速效鉀的含量與土壤反射率整體呈負相關性；而水解性氮含量與土壤反射率相關性不明顯。當土壤有機質含量變化不大時，土壤中速效鉀含量與波長在1700~1 750 nm范圍內反射率最大值與最小值的比值成整體呈正相關。

3 土壤肥力反演模型構建

結合土壤有機質、有效鉀、有效磷含量與土壤實測反射率相關性分析結果，選擇相關系數(shù)最大的波段建立對應反演模型，為了實現(xiàn)基于實測光譜曲線土壤肥力高光譜反演模型的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)土壤反演模型的優(yōu)化，將參與建模的波段反射率采用算術加權平均法進行重采樣，參與加權平均的波長范圍與Landsat8的紅、綠、藍、近紅外波段的波長范圍相同。然后再用這些結果進行回歸分析，得到土壤有機質、有效鉀、有效磷的反演模型如表2、表3、表4，表中給出了土壤有機質、有效鉀、有效磷高光譜擬合分析的最佳波段及相應與多光譜波段區(qū)間的擬合分析公式。

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