[发明专利]基于室外降雨和室内土壤的土壤侵蚀高光谱反演方法

说明书

技术领域

本发明涉及土壤侵蚀技术领域，特别是指一种基于室外降雨和室内土壤的 土壤侵蚀高光谱反演方法。

背景技术

近年来，土壤是一种及其复杂的多孔体系，由不同含量的矿物质、水分、 气体和土壤有机质组成。水分含量是土壤的理化特性的一个重要指标,土壤含 水量的多少，直接影响土壤的固、液、气三相比，从而影响土壤与外界(主要 是与大气)之间的物质与能量交换，也是评价土壤质量优劣的重要指标。土壤 水分不仅在土壤形成过程中起着重要的作用,因为形成土壤剖面的土层内各种 物质的运移，主要是以溶液的形式进行的；而且它在很大程度上参与了土壤内 进行的许多物质转化过程：如矿物质的风化、有机化合物的合成与分解等。

土壤是含多种成分的复杂的自然综合体，土壤光谱受土壤母质、有机质、 水分等多种复杂因素的影响，在母质等其他因素固定的情况下，土壤光谱受土 壤水分的制约比较明显。不同土壤类型随水分变化稍有差别，一般随土壤水分 的增加而反射率降低，这就为用遥感方法探测土壤水分提供了可能。单现有的 遥感技术无法快速准确的建立有效的土壤侵蚀高光谱反演模型。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于室外降雨和室内土壤的土壤侵 蚀高光谱反演方法，能够快速准确建立土壤侵蚀高光谱反演模型。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种基于室外降雨和室内土壤 的土壤侵蚀高光谱反演方法，所述方法包括：

进行室内光谱试验和室外光谱验证以及人工降雨侵蚀试验，得到土壤理化 参数指标；

对所述土壤理化参数指标进行分析筛选，建立单要素土壤参数的高光谱特 征光谱库；

根据高光谱特征光谱库并结合组合内各土壤理化参数与土壤可蚀性的相 关程度及其高光谱反演方法，建立基于土壤理化参数的土壤可蚀性的高光谱反 演模型。

优选的，所述进行室内光谱试验和室外光谱验证以及人工降雨侵蚀试验， 得到土壤理化参数指标，包括：

采集并制备土壤样品，对所述土壤样品进行光谱测量，得到土壤光谱数据；

对所述土壤光谱数据进行原始数据处理和光谱曲线的滤波去噪，得到土壤 理化参数指标。

优选的，所述采集并制备土壤样品，对所述土壤样品进行光谱测量，得到 土壤光谱数据，包括：

采集并制备不同有机质含量的土壤、不同含水率的土壤样品、不同粗糙度 的土壤样品、不同全氮含量的土壤样品，分别进行土壤样品进行光谱测量，得 到土壤光谱数据。

优选的，所述对所述土壤光谱数据进行原始数据处理和光谱曲线的滤波去 噪，得到土壤理化参数指标，包括：

对土壤光谱数据进行原始数据辐射强度中暗电流去除、各光谱数据通道的 增益校准和波长订正；

根据反射率计算模型，将土壤光谱数据的辐射值数据转换成反射率数据；

分析光谱曲线噪音来源并进行去噪；

分析土壤光谱噪声分布；

对光谱曲线进行低通滤波去噪，所述低通滤波去噪包括：土壤水的光谱曲 线去噪处理、土壤有机质的光谱曲线去噪处理、土壤粗糙度的光谱曲线去噪处 理和土壤总氮的光谱曲线去噪处理。

优选的，所述对所述土壤理化参数指标进行分析筛选，建立单要素土壤参 数的高光谱特征光谱库，包括：

根据所述土壤理化参数指标对土壤水的光谱提取和分析；

根据所述土壤理化参数指标对土壤有机质的光谱提取和分析；

根据所述土壤理化参数指标对土壤粗糙度的光谱提取和分析；

根据所述土壤理化参数指标对土壤总氮含量的光谱提取和分析；

根据所述土壤理化参数指标对不同土壤属性光谱特征分析。

优选的，

所述根据所述土壤理化参数指标对土壤水的光谱提取和分析，包括：

对土壤水光谱反射率的光谱特征进行分析，对土壤水光谱反射率倒数的光 谱特征进行分析，对土壤水光谱反射率对数的光谱特征进行分析，对土壤水光 谱反射率对数的倒数的光谱特征进行分析，对土壤水光谱反射率一阶微分的光 谱特征进行分析；

所述根据所述土壤理化参数指标对土壤有机质的光谱提取和分析，包括:

对土壤有机质的光谱反射率光谱特征进行分析，对土壤有机质的光谱反射 率倒数的光谱特征进行分析，对土壤有机质的光谱反射率对数的光谱特征进行 分析，对土壤有机质的光谱反射率一阶微分的光谱特征进行分析，利用处理后 的土壤光谱数据进行光谱特征的提取和分析；

所述根据所述土壤理化参数指标对土壤粗糙度的光谱提取和分析，包括：