1
2008
... 土壤盐渍化问题在全球范围内普遍存在.跟据联合国教科文组织(United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization,UNESCO)和世界粮农组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO)的数据统计,全球盐渍土面积约为9.54×109 hm2[1],其中中国盐渍土总面积约为3.6×107 hm2[2].我国耕地中盐渍化面积达到920.9×104 hm2,占全国耕地面积的6.62%.土壤盐渍化是导致土地肥力下降、生产力衰退、植被覆盖度减少以及作物产量降低的重要原因之一[3].盐渍土也是我国中低产土壤中的主要类型之一,而土壤盐渍化又是我国干旱、半干旱和滨海地区最常见的土地退化问题,严重影响着当地的作物产量、经济发展和环境可持续性. ...
1
2008
... 土壤盐渍化问题在全球范围内普遍存在.跟据联合国教科文组织(United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization,UNESCO)和世界粮农组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO)的数据统计,全球盐渍土面积约为9.54×109 hm2[1],其中中国盐渍土总面积约为3.6×107 hm2[2].我国耕地中盐渍化面积达到920.9×104 hm2,占全国耕地面积的6.62%.土壤盐渍化是导致土地肥力下降、生产力衰退、植被覆盖度减少以及作物产量降低的重要原因之一[3].盐渍土也是我国中低产土壤中的主要类型之一,而土壤盐渍化又是我国干旱、半干旱和滨海地区最常见的土地退化问题,严重影响着当地的作物产量、经济发展和环境可持续性. ...
中国盐渍土研究的发展历程与展望
1
2008
... 土壤盐渍化问题在全球范围内普遍存在.跟据联合国教科文组织(United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization,UNESCO)和世界粮农组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO)的数据统计,全球盐渍土面积约为9.54×109 hm2[1],其中中国盐渍土总面积约为3.6×107 hm2[2].我国耕地中盐渍化面积达到920.9×104 hm2,占全国耕地面积的6.62%.土壤盐渍化是导致土地肥力下降、生产力衰退、植被覆盖度减少以及作物产量降低的重要原因之一[3].盐渍土也是我国中低产土壤中的主要类型之一,而土壤盐渍化又是我国干旱、半干旱和滨海地区最常见的土地退化问题,严重影响着当地的作物产量、经济发展和环境可持续性. ...
中国盐渍土研究的发展历程与展望
1
2008
... 土壤盐渍化问题在全球范围内普遍存在.跟据联合国教科文组织(United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization,UNESCO)和世界粮农组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO)的数据统计,全球盐渍土面积约为9.54×109 hm2[1],其中中国盐渍土总面积约为3.6×107 hm2[2].我国耕地中盐渍化面积达到920.9×104 hm2,占全国耕地面积的6.62%.土壤盐渍化是导致土地肥力下降、生产力衰退、植被覆盖度减少以及作物产量降低的重要原因之一[3].盐渍土也是我国中低产土壤中的主要类型之一,而土壤盐渍化又是我国干旱、半干旱和滨海地区最常见的土地退化问题,严重影响着当地的作物产量、经济发展和环境可持续性. ...
Combination of proximal and remote sensing methods for rapid soil salinity quantification
3
2015
... 土壤盐渍化问题在全球范围内普遍存在.跟据联合国教科文组织(United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization,UNESCO)和世界粮农组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations,FAO)的数据统计,全球盐渍土面积约为9.54×109 hm2[1],其中中国盐渍土总面积约为3.6×107 hm2[2].我国耕地中盐渍化面积达到920.9×104 hm2,占全国耕地面积的6.62%.土壤盐渍化是导致土地肥力下降、生产力衰退、植被覆盖度减少以及作物产量降低的重要原因之一[3].盐渍土也是我国中低产土壤中的主要类型之一,而土壤盐渍化又是我国干旱、半干旱和滨海地区最常见的土地退化问题,严重影响着当地的作物产量、经济发展和环境可持续性. ...
... Gorji等[23]分析了基于Landsat8 OLI和Sentinel-2A数据构建的光谱指数和实测土壤电导率的关系,对乌鲁米耶湖西部的土壤盐分进行了估算; Allbed等[24]通过构建土壤盐度指数和IKONOS影像波段反射率之间的关系,对土壤盐分的空间变化进行了研究; 陈实等[25]基于MODIS数据监测分析了北疆农区土壤盐渍化状况及其空间动态变化; 陈俊英等[26]在无人机和GF-1卫星遥感数据的基础上,进行了河套灌区沙壕灌域地区土壤盐渍化监测研究; Farahmand等[27]评估了基于光学Sentinel-2A影像数据的各种非线性回归模型估算土壤盐分含量的能力.自我国的GF-1卫星发射以来,空间对地观测能力得到了显著提升,并在各领域得到了广泛的应用.在基于卫星遥感影像的土壤盐渍化监测研究中,可见光到红外光谱中的特征参量能够更准确地估算土壤盐分含量,从而提高了土壤盐渍化监测的准确性[3]. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
Dielectric properties of salt-affected soils
1
1995
... 盐渍土的形成是一个复杂的过程,因此对其进行探测和动态监测是一项相对困难的工作.传统监测方法通常涉及人工野外取样和分析,这种方法不仅耗时且工作量大,只适用于小范围测量,也可能存在样本的代表性问题,因此难以实现大面积动态监测[4].遥感技术通过获取地表影像数据,能够快速获取大范围内不同时间下的地物信息.这种技术具有宏观、综合、及时、动态和低成本等特点,在大面积土壤盐度反演中被广泛应用[5].对含盐量不同的土壤,可见光和近红外波段的光谱响应存在差异,高盐分土壤的光谱响应较强[6].利用遥感技术了解土壤盐分可能发生变化的时间、方式和地点,实现土壤盐渍化的动态监测,对于土壤和水资源高效利用具有重要意义. ...
Estimating the total nitrogen and total phosphorus content of wetland soils using hyperspectral models
1
2016
... 盐渍土的形成是一个复杂的过程,因此对其进行探测和动态监测是一项相对困难的工作.传统监测方法通常涉及人工野外取样和分析,这种方法不仅耗时且工作量大,只适用于小范围测量,也可能存在样本的代表性问题,因此难以实现大面积动态监测[4].遥感技术通过获取地表影像数据,能够快速获取大范围内不同时间下的地物信息.这种技术具有宏观、综合、及时、动态和低成本等特点,在大面积土壤盐度反演中被广泛应用[5].对含盐量不同的土壤,可见光和近红外波段的光谱响应存在差异,高盐分土壤的光谱响应较强[6].利用遥感技术了解土壤盐分可能发生变化的时间、方式和地点,实现土壤盐渍化的动态监测,对于土壤和水资源高效利用具有重要意义. ...
Spectral behaviour of salt-affected soils
1
1995
... 盐渍土的形成是一个复杂的过程,因此对其进行探测和动态监测是一项相对困难的工作.传统监测方法通常涉及人工野外取样和分析,这种方法不仅耗时且工作量大,只适用于小范围测量,也可能存在样本的代表性问题,因此难以实现大面积动态监测[4].遥感技术通过获取地表影像数据,能够快速获取大范围内不同时间下的地物信息.这种技术具有宏观、综合、及时、动态和低成本等特点,在大面积土壤盐度反演中被广泛应用[5].对含盐量不同的土壤,可见光和近红外波段的光谱响应存在差异,高盐分土壤的光谱响应较强[6].利用遥感技术了解土壤盐分可能发生变化的时间、方式和地点,实现土壤盐渍化的动态监测,对于土壤和水资源高效利用具有重要意义. ...
含盐土壤盐渍化雷达反演模拟研究
1
2014
... 在过去的几十年中,研究学者们在盐渍化土壤的光谱特征、遥感数据源以及土壤盐分反演方法等方面取得了显著进展,经历了从遥感影像目视解译到基于影像光谱特征的数字遥感影像计算机自动分类处理的演变,并且利用了诸如可见光、多光谱、高光谱和热红外等多源遥感数据来进行相关研究[7].目前,利用遥感数据特征参量构建反演模型已成为土壤盐渍化研究的热点[8-9] .其中,定量评价土壤盐化程度的核心任务是建立土壤含盐量、土壤电导率、盐渍化面积和遥感特征参量之间的关系,建立可靠的遥感数据经验和物理反演模型,以实现对研究区内土壤盐渍化时空动态的监测[10-11]. ...
含盐土壤盐渍化雷达反演模拟研究
1
2014
... 在过去的几十年中,研究学者们在盐渍化土壤的光谱特征、遥感数据源以及土壤盐分反演方法等方面取得了显著进展,经历了从遥感影像目视解译到基于影像光谱特征的数字遥感影像计算机自动分类处理的演变,并且利用了诸如可见光、多光谱、高光谱和热红外等多源遥感数据来进行相关研究[7].目前,利用遥感数据特征参量构建反演模型已成为土壤盐渍化研究的热点[8-9] .其中,定量评价土壤盐化程度的核心任务是建立土壤含盐量、土壤电导率、盐渍化面积和遥感特征参量之间的关系,建立可靠的遥感数据经验和物理反演模型,以实现对研究区内土壤盐渍化时空动态的监测[10-11]. ...
基于Landsat8 OLI影像干旱区绿洲土壤含盐量反演
3
2023
... 在过去的几十年中,研究学者们在盐渍化土壤的光谱特征、遥感数据源以及土壤盐分反演方法等方面取得了显著进展,经历了从遥感影像目视解译到基于影像光谱特征的数字遥感影像计算机自动分类处理的演变,并且利用了诸如可见光、多光谱、高光谱和热红外等多源遥感数据来进行相关研究[7].目前,利用遥感数据特征参量构建反演模型已成为土壤盐渍化研究的热点[8-9] .其中,定量评价土壤盐化程度的核心任务是建立土壤含盐量、土壤电导率、盐渍化面积和遥感特征参量之间的关系,建立可靠的遥感数据经验和物理反演模型,以实现对研究区内土壤盐渍化时空动态的监测[10-11]. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
... RF是一种集成学习方法,该方法通过使用随机不相关的决策树来建立分类和回归问题的预测模型[94].近年来,RF在植被生长指标反演和土壤理化参数估计中得到广泛的应用.如黄晓宇等[8]在干旱地区绿洲土壤盐分研究中,基于Landsat8 OLI影像建立了多个土壤盐分反演模型,并指出相比于经典统计模型,RF建模方法的反演精度更高; Sui等[95]基于水文连通性度量和RF算法,在海岸带土壤盐分研究中开发了基于原始观测和卫星数据的土壤盐分反演模型; 胡婕[96]以高光谱一阶微分、宽带谱指数和窄带谱指数作为输入变量,比较了PLSR和RF方法对土壤盐分的估算效果,结果表明,RF模型能够更好地利用光谱数据预测土壤盐分含量,并在裸土区模型的预测精度表现最佳. ...
基于Landsat8 OLI影像干旱区绿洲土壤含盐量反演
3
2023
... 在过去的几十年中,研究学者们在盐渍化土壤的光谱特征、遥感数据源以及土壤盐分反演方法等方面取得了显著进展,经历了从遥感影像目视解译到基于影像光谱特征的数字遥感影像计算机自动分类处理的演变,并且利用了诸如可见光、多光谱、高光谱和热红外等多源遥感数据来进行相关研究[7].目前,利用遥感数据特征参量构建反演模型已成为土壤盐渍化研究的热点[8-9] .其中,定量评价土壤盐化程度的核心任务是建立土壤含盐量、土壤电导率、盐渍化面积和遥感特征参量之间的关系,建立可靠的遥感数据经验和物理反演模型,以实现对研究区内土壤盐渍化时空动态的监测[10-11]. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
... RF是一种集成学习方法,该方法通过使用随机不相关的决策树来建立分类和回归问题的预测模型[94].近年来,RF在植被生长指标反演和土壤理化参数估计中得到广泛的应用.如黄晓宇等[8]在干旱地区绿洲土壤盐分研究中,基于Landsat8 OLI影像建立了多个土壤盐分反演模型,并指出相比于经典统计模型,RF建模方法的反演精度更高; Sui等[95]基于水文连通性度量和RF算法,在海岸带土壤盐分研究中开发了基于原始观测和卫星数据的土壤盐分反演模型; 胡婕[96]以高光谱一阶微分、宽带谱指数和窄带谱指数作为输入变量,比较了PLSR和RF方法对土壤盐分的估算效果,结果表明,RF模型能够更好地利用光谱数据预测土壤盐分含量,并在裸土区模型的预测精度表现最佳. ...
柴达木盆地土壤盐渍化程度快速动态监测
2
2021
... 在过去的几十年中,研究学者们在盐渍化土壤的光谱特征、遥感数据源以及土壤盐分反演方法等方面取得了显著进展,经历了从遥感影像目视解译到基于影像光谱特征的数字遥感影像计算机自动分类处理的演变,并且利用了诸如可见光、多光谱、高光谱和热红外等多源遥感数据来进行相关研究[7].目前,利用遥感数据特征参量构建反演模型已成为土壤盐渍化研究的热点[8-9] .其中,定量评价土壤盐化程度的核心任务是建立土壤含盐量、土壤电导率、盐渍化面积和遥感特征参量之间的关系,建立可靠的遥感数据经验和物理反演模型,以实现对研究区内土壤盐渍化时空动态的监测[10-11]. ...
... Commonly used spectral indices calculation formulas
Tab.5 特征参量 | 变量名称 | 公式① | 参考文献 |
盐分 指数 | 盐分指数(salinity index, SI) | | [9] |
盐分指数(SI1) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI2) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI3) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI6) | | [52] |
盐分指数(SI7) | | [53] |
亮度指数(brightness index, BI) | | [51,54] |
归一化盐分指数(normalized salinity index, NDSI) | | [55] |
盐分指数(salinity index,SI-T) | | [56] |
强度指数(intensity index, INT1) | | [51,57] |
植被 指数 | 土壤调节植被指数(soil-adjusted vegetation index, SAVI) | | [17,58] |
归一化植被指数(normalized vegetation index, NDVI) | | [16,17 59] |
重整化差异植被指数(renormalize differential vegetation index, RDVI) | | [60] |
绿色归一化差分植被指数(green normalized differential vegetation index, GNDVI) | | [60] |
三角植被指数(triangular vegetation index, TVI) | | [60] |
差值植被指数(differential vegetation index, DVI) | | [16,17] |
归一化差值绿色指数(normalized difference green index, NDGI) | | [61] |
增强化归一植被指数(enhanced normalized differential vegetation index, ENDVI) | | [11] |
水分 指数 | 水分指数(water index, WI) | | [10] |
归一化水分指数(normalized differential water index, NDWI) | | [15,62] |
温度 | 温度植被干旱指数(temperature vegetation drought index, TVDI) | | [63] |
植被温度条件指数(vegetation temperature condition index, VTCI) | | [64] |
① B,R,G,NIR,SWIR和SWIR2分别为蓝光、红光、绿光、近红外和短波红外波段反射率; L为常数(通常取值为1); TS为地表温度; 和 分别为TS的最大值和最小值; LSTNDVI为NDVI像素值的地表温度; 和 分别为LSTNDVI的最大值和最小值. ...
柴达木盆地土壤盐渍化程度快速动态监测
2
2021
... 在过去的几十年中,研究学者们在盐渍化土壤的光谱特征、遥感数据源以及土壤盐分反演方法等方面取得了显著进展,经历了从遥感影像目视解译到基于影像光谱特征的数字遥感影像计算机自动分类处理的演变,并且利用了诸如可见光、多光谱、高光谱和热红外等多源遥感数据来进行相关研究[7].目前,利用遥感数据特征参量构建反演模型已成为土壤盐渍化研究的热点[8-9] .其中,定量评价土壤盐化程度的核心任务是建立土壤含盐量、土壤电导率、盐渍化面积和遥感特征参量之间的关系,建立可靠的遥感数据经验和物理反演模型,以实现对研究区内土壤盐渍化时空动态的监测[10-11]. ...
... Commonly used spectral indices calculation formulas
Tab.5 特征参量 | 变量名称 | 公式① | 参考文献 |
盐分 指数 | 盐分指数(salinity index, SI) | | [9] |
盐分指数(SI1) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI2) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI3) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI6) | | [52] |
盐分指数(SI7) | | [53] |
亮度指数(brightness index, BI) | | [51,54] |
归一化盐分指数(normalized salinity index, NDSI) | | [55] |
盐分指数(salinity index,SI-T) | | [56] |
强度指数(intensity index, INT1) | | [51,57] |
植被 指数 | 土壤调节植被指数(soil-adjusted vegetation index, SAVI) | | [17,58] |
归一化植被指数(normalized vegetation index, NDVI) | | [16,17 59] |
重整化差异植被指数(renormalize differential vegetation index, RDVI) | | [60] |
绿色归一化差分植被指数(green normalized differential vegetation index, GNDVI) | | [60] |
三角植被指数(triangular vegetation index, TVI) | | [60] |
差值植被指数(differential vegetation index, DVI) | | [16,17] |
归一化差值绿色指数(normalized difference green index, NDGI) | | [61] |
增强化归一植被指数(enhanced normalized differential vegetation index, ENDVI) | | [11] |
水分 指数 | 水分指数(water index, WI) | | [10] |
归一化水分指数(normalized differential water index, NDWI) | | [15,62] |
温度 | 温度植被干旱指数(temperature vegetation drought index, TVDI) | | [63] |
植被温度条件指数(vegetation temperature condition index, VTCI) | | [64] |
① B,R,G,NIR,SWIR和SWIR2分别为蓝光、红光、绿光、近红外和短波红外波段反射率; L为常数(通常取值为1); TS为地表温度; 和 分别为TS的最大值和最小值; LSTNDVI为NDVI像素值的地表温度; 和 分别为LSTNDVI的最大值和最小值. ...
Information extraction and dynamic evaluation of soil salinization with a remote sensing method in a typical county on the Huang-Huai-Hai Plain of China
2
2020
... 在过去的几十年中,研究学者们在盐渍化土壤的光谱特征、遥感数据源以及土壤盐分反演方法等方面取得了显著进展,经历了从遥感影像目视解译到基于影像光谱特征的数字遥感影像计算机自动分类处理的演变,并且利用了诸如可见光、多光谱、高光谱和热红外等多源遥感数据来进行相关研究[7].目前,利用遥感数据特征参量构建反演模型已成为土壤盐渍化研究的热点[8-9] .其中,定量评价土壤盐化程度的核心任务是建立土壤含盐量、土壤电导率、盐渍化面积和遥感特征参量之间的关系,建立可靠的遥感数据经验和物理反演模型,以实现对研究区内土壤盐渍化时空动态的监测[10-11]. ...
... Commonly used spectral indices calculation formulas
Tab.5 特征参量 | 变量名称 | 公式① | 参考文献 |
盐分 指数 | 盐分指数(salinity index, SI) | | [9] |
盐分指数(SI1) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI2) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI3) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI6) | | [52] |
盐分指数(SI7) | | [53] |
亮度指数(brightness index, BI) | | [51,54] |
归一化盐分指数(normalized salinity index, NDSI) | | [55] |
盐分指数(salinity index,SI-T) | | [56] |
强度指数(intensity index, INT1) | | [51,57] |
植被 指数 | 土壤调节植被指数(soil-adjusted vegetation index, SAVI) | | [17,58] |
归一化植被指数(normalized vegetation index, NDVI) | | [16,17 59] |
重整化差异植被指数(renormalize differential vegetation index, RDVI) | | [60] |
绿色归一化差分植被指数(green normalized differential vegetation index, GNDVI) | | [60] |
三角植被指数(triangular vegetation index, TVI) | | [60] |
差值植被指数(differential vegetation index, DVI) | | [16,17] |
归一化差值绿色指数(normalized difference green index, NDGI) | | [61] |
增强化归一植被指数(enhanced normalized differential vegetation index, ENDVI) | | [11] |
水分 指数 | 水分指数(water index, WI) | | [10] |
归一化水分指数(normalized differential water index, NDWI) | | [15,62] |
温度 | 温度植被干旱指数(temperature vegetation drought index, TVDI) | | [63] |
植被温度条件指数(vegetation temperature condition index, VTCI) | | [64] |
① B,R,G,NIR,SWIR和SWIR2分别为蓝光、红光、绿光、近红外和短波红外波段反射率; L为常数(通常取值为1); TS为地表温度; 和 分别为TS的最大值和最小值; LSTNDVI为NDVI像素值的地表温度; 和 分别为LSTNDVI的最大值和最小值. ...
Remote sensing inversion for simulation of soil salinization based on hyperspectral data and ground analysis in Yinchuan,China
5
2021
... 在过去的几十年中,研究学者们在盐渍化土壤的光谱特征、遥感数据源以及土壤盐分反演方法等方面取得了显著进展,经历了从遥感影像目视解译到基于影像光谱特征的数字遥感影像计算机自动分类处理的演变,并且利用了诸如可见光、多光谱、高光谱和热红外等多源遥感数据来进行相关研究[7].目前,利用遥感数据特征参量构建反演模型已成为土壤盐渍化研究的热点[8-9] .其中,定量评价土壤盐化程度的核心任务是建立土壤含盐量、土壤电导率、盐渍化面积和遥感特征参量之间的关系,建立可靠的遥感数据经验和物理反演模型,以实现对研究区内土壤盐渍化时空动态的监测[10-11]. ...
... 随着近端传感技术的不断发展,各种地面遥感平台逐渐增多.近端传感技术,如时域反射仪、大地电导率仪、地物光谱仪、荧光光谱仪(表4)等,以及光学、热红外、微波影像等技术也日益成熟,为多要素、多尺度一体化盐渍化土壤水盐信息的获取提供了新的手段[45].例如,通过采集不同深度的土壤盐分数据,可利用电磁感应仪以水平和垂直2种模式来测量不同深度土壤电导率,进而根据相关关系计算出土壤盐分含量[46].Deng等[47]以渭干河—库车河三角洲绿洲为研究区,运用电磁感应技术对典型地块的土壤电导率进行测量,以评估该地区土壤剖面中盐分的空间分布; Kahaer等[48]对野外采集的土壤样品进行了室内高光谱测量和电导率测定,通过参数筛选,建立了土壤电导率的高光谱估算模型,成功实现了土壤盐分的有效监测.电磁感应仪在评估多时空尺度下土壤盐渍化的性质、起源和演变方面得到广泛应用.Wu等[22]利用EM38-MK2电导率仪测量了伊拉克中部地区的土壤电导率,并结合卫星遥感影像建立了遥感盐分反演模型,盐分含量预测准确率达到82.6%; Wu等[11]使用SR-3500光谱仪对平罗地区的土壤样品进行反射率测量,并基于Landsat影像、理化性质以及敏感波段,建立了一种新的模型来模拟和预测研究区土壤盐渍化状况,结果表明,绿光、蓝光和近红外光与土壤盐分含量存在显著相关性.电磁能、土壤表面和盐分的物理化学特征之间的相互作用使得在干旱地区遥感监测土壤盐碱化成为可能.相对于非盐渍土,受盐渍影响的土壤在光谱的可见光和近红外区域显示出更高的光谱反射率.Xu等[49]使用ASD光谱仪测定了中国内蒙古自治区河套灌区表层的不同土壤水分和盐浓度下的反射率,利用540 nm,1 740 nm,2 010 nm和2 350 nm波段数据得到的盐分估算模型决定系数R2达到0.951. ...
... Commonly used spectral indices calculation formulas
Tab.5 特征参量 | 变量名称 | 公式① | 参考文献 |
盐分 指数 | 盐分指数(salinity index, SI) | | [9] |
盐分指数(SI1) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI2) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI3) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI6) | | [52] |
盐分指数(SI7) | | [53] |
亮度指数(brightness index, BI) | | [51,54] |
归一化盐分指数(normalized salinity index, NDSI) | | [55] |
盐分指数(salinity index,SI-T) | | [56] |
强度指数(intensity index, INT1) | | [51,57] |
植被 指数 | 土壤调节植被指数(soil-adjusted vegetation index, SAVI) | | [17,58] |
归一化植被指数(normalized vegetation index, NDVI) | | [16,17 59] |
重整化差异植被指数(renormalize differential vegetation index, RDVI) | | [60] |
绿色归一化差分植被指数(green normalized differential vegetation index, GNDVI) | | [60] |
三角植被指数(triangular vegetation index, TVI) | | [60] |
差值植被指数(differential vegetation index, DVI) | | [16,17] |
归一化差值绿色指数(normalized difference green index, NDGI) | | [61] |
增强化归一植被指数(enhanced normalized differential vegetation index, ENDVI) | | [11] |
水分 指数 | 水分指数(water index, WI) | | [10] |
归一化水分指数(normalized differential water index, NDWI) | | [15,62] |
温度 | 温度植被干旱指数(temperature vegetation drought index, TVDI) | | [63] |
植被温度条件指数(vegetation temperature condition index, VTCI) | | [64] |
① B,R,G,NIR,SWIR和SWIR2分别为蓝光、红光、绿光、近红外和短波红外波段反射率; L为常数(通常取值为1); TS为地表温度; 和 分别为TS的最大值和最小值; LSTNDVI为NDVI像素值的地表温度; 和 分别为LSTNDVI的最大值和最小值. ...
... 2)植被指数和水分指数.植被指数是从植被的光谱反射特性中提取出来的一类指标.在高盐分胁迫下,地表的植被形态会因根系吸水不足和离子毒害作用而发生变化,这种变化可以通过光学遥感技术进行诊断和分析.分散的植被或土壤表面的盐生植物可以作为土壤盐分状态的标志,通过利用植被的反射率可以间接监测土壤盐渍化情况.NDVI和SAVI等几种植被指数常被用于评估和绘制土壤盐分的间接指标[16-17].Allbed等[71]通过分析NDVI值和盐度指数的特性,实现了对多光谱图像中土壤盐度和植被覆盖变化的监测; Wu等[11]结合了多光谱冠层响应盐分指数(canopy response salinity index,CRSI)、垂直干旱指数(perpendicular dryness index,PDI)以及ENDVI,建立了大尺度、高精度的土壤盐分遥感定量反演模型; 张思源等[72]选用引入短波红外波段的ENDVI和半干旱区反演效果最优的SI3构建ENDVI-SI3特征空间,建立改进型盐渍化监测指数模型,为半干旱区盐渍化反演特征空间中特征参量的选取提供了新思路.水分指数是一类用于表征土地或植被水分含量和干旱程度的指标.遥感技术获取的光谱数据能够反映出土地或植被在不同波段上的吸收与反射特性,进而推测水盐分布状况.由于土壤盐分通常与土壤水分含量密切相关,水分指数如NDWI和WI等可以用于估算土壤盐分含量.丁建丽等[73]结合Landsat TM数据和野外实测数据,分析土壤盐分与修改型土壤调整植被指数(modified soil-adjusted vegetation index,MSAVI)以及湿度指数(wetness index,WI)的关系,在此基础上提出了MSAVI-WI特征空间的概念,并构建了土壤盐渍化遥感监测指数模型(MWI); Chi等[17]建立了基于改进的陆面综合因子体系的盐分预测模型,该体系预测因子由光谱值、盐度指数、植被指数、热湿指数等组成,研究利用此系统绘制了黄河三角洲湿地的土壤盐分含量分布图. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
Challenges and opportunities in remote sensing for soil salinization mapping and monitoring:A review
1
2023
... 本研究在Web of Science 核心合集数据库中以 “soil salinization”“salinity”“salt”和“remote sensing” 作为主题词检索了2000—2023年内共2 163篇相关研究文献.通过可视化分析,筛选出现频次超过30次的关键词,其中,出现频率较高的关键词主要有remote sensing(遥感)、salinity(盐分)、soil salinity(土壤盐分)、soil moisture(土壤水分)、band(波段)、UAV(无人机)、satellite(卫星)、model(模型)等.这表明土壤盐分监测依赖于一定的模型和技术方法.利用光谱数据结合反演模型监测土壤盐渍化状况已成为常用的研究手段.在以往的研究中,研究者们主要集中于探索遥感技术在土壤盐渍化反演中的应用,特别是在单个建模因子的选择、模型建立及其精度验证等方面,如Sahbeni等[12]深入分析和讨论了利用遥感技术进行土壤盐分测绘和监测的相关工作; Ma等[13]对中国盐渍土管理的研究历程、土壤盐渍化监测的研究进展以及主要的建模方法进行了梳理.但目前对多尺度遥感数据、多类型遥感特征参量以及反演模型进行系统性梳理和总结的综述研究较少.因此本文的主要内容将围绕以下几个方面进行梳理和总结: ①总结光学遥感反演盐渍土信息的主要数据源; ②梳理常用的土壤盐渍化反演模型; ③分析目前土壤盐渍化遥感监测的局限性,并对未来的建模和反演方法进行展望. ...
Current status and development trend of soil salinity monitoring research in China
2
2023
... 本研究在Web of Science 核心合集数据库中以 “soil salinization”“salinity”“salt”和“remote sensing” 作为主题词检索了2000—2023年内共2 163篇相关研究文献.通过可视化分析,筛选出现频次超过30次的关键词,其中,出现频率较高的关键词主要有remote sensing(遥感)、salinity(盐分)、soil salinity(土壤盐分)、soil moisture(土壤水分)、band(波段)、UAV(无人机)、satellite(卫星)、model(模型)等.这表明土壤盐分监测依赖于一定的模型和技术方法.利用光谱数据结合反演模型监测土壤盐渍化状况已成为常用的研究手段.在以往的研究中,研究者们主要集中于探索遥感技术在土壤盐渍化反演中的应用,特别是在单个建模因子的选择、模型建立及其精度验证等方面,如Sahbeni等[12]深入分析和讨论了利用遥感技术进行土壤盐分测绘和监测的相关工作; Ma等[13]对中国盐渍土管理的研究历程、土壤盐渍化监测的研究进展以及主要的建模方法进行了梳理.但目前对多尺度遥感数据、多类型遥感特征参量以及反演模型进行系统性梳理和总结的综述研究较少.因此本文的主要内容将围绕以下几个方面进行梳理和总结: ①总结光学遥感反演盐渍土信息的主要数据源; ②梳理常用的土壤盐渍化反演模型; ③分析目前土壤盐渍化遥感监测的局限性,并对未来的建模和反演方法进行展望. ...
... 各类机器学习算法均能使预测模型从光谱和空间模式中进行学习,并根据输入的数据特征进行评估.研究表明,在土壤盐分遥感反演中,BPNN收敛速度较慢,存在局部极小值,且没有结构判定的理论支持[99]; SVM基于结构风险最小化原则,可以较好地解决局部极小值、非线性和高维数等实际问题[13],但其对参数和核函数的选择过于敏感,在求解多分类问题时存在不足[100]; RF对异常值不太敏感[101],在预测结果方面具有高准确性、计算变量重要性的优点,能够对大量预测变量之间复杂的相互作用进行解释[102].目前,将多机器学习方法相结合构建土壤盐渍化反演模型的手段也在逐渐应用,以尽可能提高模型反演精度. ...
Very high-resolution remote sensing:Challenges and opportunities
2
2012
... 遥感是一种重要的对地观测技术,它主要利用卫星或飞机上的传感器,在无需物理接触的情况下获取遥感影像和地物信息[14].光学遥感成像是遥感技术的一个重要分支,其传感器工作波段限于可见光至红外波段范围(350~2 500 nm),包括可见光、近红外和短波红外,被广泛应用于植被监测、水质监测、精准农业等领域[15].光学遥感技术提供了高分辨率的多种类型影像数据,覆盖范围广且具有时间上的连续性,能够获取丰富的遥感信息.基于光谱信息表征土壤理化性质变化的特点,已验证了光学遥感数据在监测土壤盐渍化方面的有效性[16].光学遥感主要获取地物的辐射亮度和反射率数据[17],依赖于卫星、航空和地面遥感平台等几种主要方式. ...
... 回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
Twenty five years of remote sensing in precision agriculture:Key advances and remaining knowledge gaps
2
2013
... 遥感是一种重要的对地观测技术,它主要利用卫星或飞机上的传感器,在无需物理接触的情况下获取遥感影像和地物信息[14].光学遥感成像是遥感技术的一个重要分支,其传感器工作波段限于可见光至红外波段范围(350~2 500 nm),包括可见光、近红外和短波红外,被广泛应用于植被监测、水质监测、精准农业等领域[15].光学遥感技术提供了高分辨率的多种类型影像数据,覆盖范围广且具有时间上的连续性,能够获取丰富的遥感信息.基于光谱信息表征土壤理化性质变化的特点,已验证了光学遥感数据在监测土壤盐渍化方面的有效性[16].光学遥感主要获取地物的辐射亮度和反射率数据[17],依赖于卫星、航空和地面遥感平台等几种主要方式. ...
... Commonly used spectral indices calculation formulas
Tab.5 特征参量 | 变量名称 | 公式① | 参考文献 |
盐分 指数 | 盐分指数(salinity index, SI) | | [9] |
盐分指数(SI1) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI2) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI3) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI6) | | [52] |
盐分指数(SI7) | | [53] |
亮度指数(brightness index, BI) | | [51,54] |
归一化盐分指数(normalized salinity index, NDSI) | | [55] |
盐分指数(salinity index,SI-T) | | [56] |
强度指数(intensity index, INT1) | | [51,57] |
植被 指数 | 土壤调节植被指数(soil-adjusted vegetation index, SAVI) | | [17,58] |
归一化植被指数(normalized vegetation index, NDVI) | | [16,17 59] |
重整化差异植被指数(renormalize differential vegetation index, RDVI) | | [60] |
绿色归一化差分植被指数(green normalized differential vegetation index, GNDVI) | | [60] |
三角植被指数(triangular vegetation index, TVI) | | [60] |
差值植被指数(differential vegetation index, DVI) | | [16,17] |
归一化差值绿色指数(normalized difference green index, NDGI) | | [61] |
增强化归一植被指数(enhanced normalized differential vegetation index, ENDVI) | | [11] |
水分 指数 | 水分指数(water index, WI) | | [10] |
归一化水分指数(normalized differential water index, NDWI) | | [15,62] |
温度 | 温度植被干旱指数(temperature vegetation drought index, TVDI) | | [63] |
植被温度条件指数(vegetation temperature condition index, VTCI) | | [64] |
① B,R,G,NIR,SWIR和SWIR2分别为蓝光、红光、绿光、近红外和短波红外波段反射率; L为常数(通常取值为1); TS为地表温度; 和 分别为TS的最大值和最小值; LSTNDVI为NDVI像素值的地表温度; 和 分别为LSTNDVI的最大值和最小值. ...
Quantitative analysis of salt-affected soil reflectance spectra:A comparison of two adaptive methods (PLSR and ANN)
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2007
... 遥感是一种重要的对地观测技术,它主要利用卫星或飞机上的传感器,在无需物理接触的情况下获取遥感影像和地物信息[14].光学遥感成像是遥感技术的一个重要分支,其传感器工作波段限于可见光至红外波段范围(350~2 500 nm),包括可见光、近红外和短波红外,被广泛应用于植被监测、水质监测、精准农业等领域[15].光学遥感技术提供了高分辨率的多种类型影像数据,覆盖范围广且具有时间上的连续性,能够获取丰富的遥感信息.基于光谱信息表征土壤理化性质变化的特点,已验证了光学遥感数据在监测土壤盐渍化方面的有效性[16].光学遥感主要获取地物的辐射亮度和反射率数据[17],依赖于卫星、航空和地面遥感平台等几种主要方式. ...
... Commonly used spectral indices calculation formulas
Tab.5 特征参量 | 变量名称 | 公式① | 参考文献 |
盐分 指数 | 盐分指数(salinity index, SI) | | [9] |
盐分指数(SI1) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI2) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI3) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI6) | | [52] |
盐分指数(SI7) | | [53] |
亮度指数(brightness index, BI) | | [51,54] |
归一化盐分指数(normalized salinity index, NDSI) | | [55] |
盐分指数(salinity index,SI-T) | | [56] |
强度指数(intensity index, INT1) | | [51,57] |
植被 指数 | 土壤调节植被指数(soil-adjusted vegetation index, SAVI) | | [17,58] |
归一化植被指数(normalized vegetation index, NDVI) | | [16,17 59] |
重整化差异植被指数(renormalize differential vegetation index, RDVI) | | [60] |
绿色归一化差分植被指数(green normalized differential vegetation index, GNDVI) | | [60] |
三角植被指数(triangular vegetation index, TVI) | | [60] |
差值植被指数(differential vegetation index, DVI) | | [16,17] |
归一化差值绿色指数(normalized difference green index, NDGI) | | [61] |
增强化归一植被指数(enhanced normalized differential vegetation index, ENDVI) | | [11] |
水分 指数 | 水分指数(water index, WI) | | [10] |
归一化水分指数(normalized differential water index, NDWI) | | [15,62] |
温度 | 温度植被干旱指数(temperature vegetation drought index, TVDI) | | [63] |
植被温度条件指数(vegetation temperature condition index, VTCI) | | [64] |
① B,R,G,NIR,SWIR和SWIR2分别为蓝光、红光、绿光、近红外和短波红外波段反射率; L为常数(通常取值为1); TS为地表温度; 和 分别为TS的最大值和最小值; LSTNDVI为NDVI像素值的地表温度; 和 分别为LSTNDVI的最大值和最小值. ...
... 2)植被指数和水分指数.植被指数是从植被的光谱反射特性中提取出来的一类指标.在高盐分胁迫下,地表的植被形态会因根系吸水不足和离子毒害作用而发生变化,这种变化可以通过光学遥感技术进行诊断和分析.分散的植被或土壤表面的盐生植物可以作为土壤盐分状态的标志,通过利用植被的反射率可以间接监测土壤盐渍化情况.NDVI和SAVI等几种植被指数常被用于评估和绘制土壤盐分的间接指标[16-17].Allbed等[71]通过分析NDVI值和盐度指数的特性,实现了对多光谱图像中土壤盐度和植被覆盖变化的监测; Wu等[11]结合了多光谱冠层响应盐分指数(canopy response salinity index,CRSI)、垂直干旱指数(perpendicular dryness index,PDI)以及ENDVI,建立了大尺度、高精度的土壤盐分遥感定量反演模型; 张思源等[72]选用引入短波红外波段的ENDVI和半干旱区反演效果最优的SI3构建ENDVI-SI3特征空间,建立改进型盐渍化监测指数模型,为半干旱区盐渍化反演特征空间中特征参量的选取提供了新思路.水分指数是一类用于表征土地或植被水分含量和干旱程度的指标.遥感技术获取的光谱数据能够反映出土地或植被在不同波段上的吸收与反射特性,进而推测水盐分布状况.由于土壤盐分通常与土壤水分含量密切相关,水分指数如NDWI和WI等可以用于估算土壤盐分含量.丁建丽等[73]结合Landsat TM数据和野外实测数据,分析土壤盐分与修改型土壤调整植被指数(modified soil-adjusted vegetation index,MSAVI)以及湿度指数(wetness index,WI)的关系,在此基础上提出了MSAVI-WI特征空间的概念,并构建了土壤盐渍化遥感监测指数模型(MWI); Chi等[17]建立了基于改进的陆面综合因子体系的盐分预测模型,该体系预测因子由光谱值、盐度指数、植被指数、热湿指数等组成,研究利用此系统绘制了黄河三角洲湿地的土壤盐分含量分布图. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
Mapping coastal wetland soil salinity in different seasons using an improved comprehensive land surface factor system
7
2019
... 遥感是一种重要的对地观测技术,它主要利用卫星或飞机上的传感器,在无需物理接触的情况下获取遥感影像和地物信息[14].光学遥感成像是遥感技术的一个重要分支,其传感器工作波段限于可见光至红外波段范围(350~2 500 nm),包括可见光、近红外和短波红外,被广泛应用于植被监测、水质监测、精准农业等领域[15].光学遥感技术提供了高分辨率的多种类型影像数据,覆盖范围广且具有时间上的连续性,能够获取丰富的遥感信息.基于光谱信息表征土壤理化性质变化的特点,已验证了光学遥感数据在监测土壤盐渍化方面的有效性[16].光学遥感主要获取地物的辐射亮度和反射率数据[17],依赖于卫星、航空和地面遥感平台等几种主要方式. ...
... Commonly used spectral indices calculation formulas
Tab.5 特征参量 | 变量名称 | 公式① | 参考文献 |
盐分 指数 | 盐分指数(salinity index, SI) | | [9] |
盐分指数(SI1) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI2) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI3) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI6) | | [52] |
盐分指数(SI7) | | [53] |
亮度指数(brightness index, BI) | | [51,54] |
归一化盐分指数(normalized salinity index, NDSI) | | [55] |
盐分指数(salinity index,SI-T) | | [56] |
强度指数(intensity index, INT1) | | [51,57] |
植被 指数 | 土壤调节植被指数(soil-adjusted vegetation index, SAVI) | | [17,58] |
归一化植被指数(normalized vegetation index, NDVI) | | [16,17 59] |
重整化差异植被指数(renormalize differential vegetation index, RDVI) | | [60] |
绿色归一化差分植被指数(green normalized differential vegetation index, GNDVI) | | [60] |
三角植被指数(triangular vegetation index, TVI) | | [60] |
差值植被指数(differential vegetation index, DVI) | | [16,17] |
归一化差值绿色指数(normalized difference green index, NDGI) | | [61] |
增强化归一植被指数(enhanced normalized differential vegetation index, ENDVI) | | [11] |
水分 指数 | 水分指数(water index, WI) | | [10] |
归一化水分指数(normalized differential water index, NDWI) | | [15,62] |
温度 | 温度植被干旱指数(temperature vegetation drought index, TVDI) | | [63] |
植被温度条件指数(vegetation temperature condition index, VTCI) | | [64] |
① B,R,G,NIR,SWIR和SWIR2分别为蓝光、红光、绿光、近红外和短波红外波段反射率; L为常数(通常取值为1); TS为地表温度; 和 分别为TS的最大值和最小值; LSTNDVI为NDVI像素值的地表温度; 和 分别为LSTNDVI的最大值和最小值. ...
... [16,
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重整化差异植被指数(renormalize differential vegetation index, RDVI) | | [60] |
绿色归一化差分植被指数(green normalized differential vegetation index, GNDVI) | | [60] |
三角植被指数(triangular vegetation index, TVI) | | [60] |
差值植被指数(differential vegetation index, DVI) | | [16,17] |
归一化差值绿色指数(normalized difference green index, NDGI) | | [61] |
增强化归一植被指数(enhanced normalized differential vegetation index, ENDVI) | | [11] |
水分 指数 | 水分指数(water index, WI) | | [10] |
归一化水分指数(normalized differential water index, NDWI) | | [15,62] |
温度 | 温度植被干旱指数(temperature vegetation drought index, TVDI) | | [63] |
植被温度条件指数(vegetation temperature condition index, VTCI) | | [64] |
① B,R,G,NIR,SWIR和SWIR2分别为蓝光、红光、绿光、近红外和短波红外波段反射率; L为常数(通常取值为1); TS为地表温度; 和 分别为TS的最大值和最小值; LSTNDVI为NDVI像素值的地表温度; 和 分别为LSTNDVI的最大值和最小值. ...
... ,
17]
归一化差值绿色指数(normalized difference green index, NDGI) | | [61] |
增强化归一植被指数(enhanced normalized differential vegetation index, ENDVI) | | [11] |
水分 指数 | 水分指数(water index, WI) | | [10] |
归一化水分指数(normalized differential water index, NDWI) | | [15,62] |
温度 | 温度植被干旱指数(temperature vegetation drought index, TVDI) | | [63] |
植被温度条件指数(vegetation temperature condition index, VTCI) | | [64] |
① B,R,G,NIR,SWIR和SWIR2分别为蓝光、红光、绿光、近红外和短波红外波段反射率; L为常数(通常取值为1); TS为地表温度; 和 分别为TS的最大值和最小值; LSTNDVI为NDVI像素值的地表温度; 和 分别为LSTNDVI的最大值和最小值. ...
... 2)植被指数和水分指数.植被指数是从植被的光谱反射特性中提取出来的一类指标.在高盐分胁迫下,地表的植被形态会因根系吸水不足和离子毒害作用而发生变化,这种变化可以通过光学遥感技术进行诊断和分析.分散的植被或土壤表面的盐生植物可以作为土壤盐分状态的标志,通过利用植被的反射率可以间接监测土壤盐渍化情况.NDVI和SAVI等几种植被指数常被用于评估和绘制土壤盐分的间接指标[16-17].Allbed等[71]通过分析NDVI值和盐度指数的特性,实现了对多光谱图像中土壤盐度和植被覆盖变化的监测; Wu等[11]结合了多光谱冠层响应盐分指数(canopy response salinity index,CRSI)、垂直干旱指数(perpendicular dryness index,PDI)以及ENDVI,建立了大尺度、高精度的土壤盐分遥感定量反演模型; 张思源等[72]选用引入短波红外波段的ENDVI和半干旱区反演效果最优的SI3构建ENDVI-SI3特征空间,建立改进型盐渍化监测指数模型,为半干旱区盐渍化反演特征空间中特征参量的选取提供了新思路.水分指数是一类用于表征土地或植被水分含量和干旱程度的指标.遥感技术获取的光谱数据能够反映出土地或植被在不同波段上的吸收与反射特性,进而推测水盐分布状况.由于土壤盐分通常与土壤水分含量密切相关,水分指数如NDWI和WI等可以用于估算土壤盐分含量.丁建丽等[73]结合Landsat TM数据和野外实测数据,分析土壤盐分与修改型土壤调整植被指数(modified soil-adjusted vegetation index,MSAVI)以及湿度指数(wetness index,WI)的关系,在此基础上提出了MSAVI-WI特征空间的概念,并构建了土壤盐渍化遥感监测指数模型(MWI); Chi等[17]建立了基于改进的陆面综合因子体系的盐分预测模型,该体系预测因子由光谱值、盐度指数、植被指数、热湿指数等组成,研究利用此系统绘制了黄河三角洲湿地的土壤盐分含量分布图. ...
... [17]建立了基于改进的陆面综合因子体系的盐分预测模型,该体系预测因子由光谱值、盐度指数、植被指数、热湿指数等组成,研究利用此系统绘制了黄河三角洲湿地的土壤盐分含量分布图. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
Some spectral considerations for remote sensing of soil salinity
1
1990
... 自20世纪70年代开始,学者们开始使用卫星遥感影像数据进行土壤盐渍化监测的相关研究,主要基于土壤反射率随含盐量变化规律进行定量反演[18].到了90年代后期,随着遥感数据源的逐渐丰富,研究方法变得更加复杂[19].此后,随着航天技术的进步,卫星传感器的空间分辨率不断提高,从Landsat,MODIS,Sentinel系列等中分辨率卫星扩展到包括QuickBird,GeoEye,WorldView等高分辨率卫星(表1),这实现了更精细的地表特征观测.另一方面,传感器的光谱分辨率也显著提升,高光谱遥感数据为盐渍土的精准定量监测提供了更多的光谱波段信息,发挥着重要作用.数据的分析与处理也经历了丰富的发展历程,从早期的人工可视化解读逐渐演变为自动化特征提取和分类算法,并进一步拓展到基于统计学、机器学习和深度学习等算法的遥感影像分类、识别和反演工作[20].在土壤盐渍化监测中,常用的光学数据源诸如高分辨率影像、高光谱影像和多光谱影像等能够提供详细的土壤信息,为研究人员提供了广泛的选择和应用空间.高分辨率遥感影像可用于准确描述地物纹理和形状,而高光谱影像则因其具有较高的光谱波段信息,在遥感建模和特征识别方面得到广泛的应用[21].另外,多光谱影像具备宽阔的视场、实时信息采集和周期性覆盖能力,使得监测土壤盐分变化变得更加容易[22]. ...
The threat of soil salinity:A European scale review
1
2016
... 自20世纪70年代开始,学者们开始使用卫星遥感影像数据进行土壤盐渍化监测的相关研究,主要基于土壤反射率随含盐量变化规律进行定量反演[18].到了90年代后期,随着遥感数据源的逐渐丰富,研究方法变得更加复杂[19].此后,随着航天技术的进步,卫星传感器的空间分辨率不断提高,从Landsat,MODIS,Sentinel系列等中分辨率卫星扩展到包括QuickBird,GeoEye,WorldView等高分辨率卫星(表1),这实现了更精细的地表特征观测.另一方面,传感器的光谱分辨率也显著提升,高光谱遥感数据为盐渍土的精准定量监测提供了更多的光谱波段信息,发挥着重要作用.数据的分析与处理也经历了丰富的发展历程,从早期的人工可视化解读逐渐演变为自动化特征提取和分类算法,并进一步拓展到基于统计学、机器学习和深度学习等算法的遥感影像分类、识别和反演工作[20].在土壤盐渍化监测中,常用的光学数据源诸如高分辨率影像、高光谱影像和多光谱影像等能够提供详细的土壤信息,为研究人员提供了广泛的选择和应用空间.高分辨率遥感影像可用于准确描述地物纹理和形状,而高光谱影像则因其具有较高的光谱波段信息,在遥感建模和特征识别方面得到广泛的应用[21].另外,多光谱影像具备宽阔的视场、实时信息采集和周期性覆盖能力,使得监测土壤盐分变化变得更加容易[22]. ...
Application of hybrid ANN-whale optimization model in evaluation of the field capacity and the permanent wilting point of the soils
1
2020
... 自20世纪70年代开始,学者们开始使用卫星遥感影像数据进行土壤盐渍化监测的相关研究,主要基于土壤反射率随含盐量变化规律进行定量反演[18].到了90年代后期,随着遥感数据源的逐渐丰富,研究方法变得更加复杂[19].此后,随着航天技术的进步,卫星传感器的空间分辨率不断提高,从Landsat,MODIS,Sentinel系列等中分辨率卫星扩展到包括QuickBird,GeoEye,WorldView等高分辨率卫星(表1),这实现了更精细的地表特征观测.另一方面,传感器的光谱分辨率也显著提升,高光谱遥感数据为盐渍土的精准定量监测提供了更多的光谱波段信息,发挥着重要作用.数据的分析与处理也经历了丰富的发展历程,从早期的人工可视化解读逐渐演变为自动化特征提取和分类算法,并进一步拓展到基于统计学、机器学习和深度学习等算法的遥感影像分类、识别和反演工作[20].在土壤盐渍化监测中,常用的光学数据源诸如高分辨率影像、高光谱影像和多光谱影像等能够提供详细的土壤信息,为研究人员提供了广泛的选择和应用空间.高分辨率遥感影像可用于准确描述地物纹理和形状,而高光谱影像则因其具有较高的光谱波段信息,在遥感建模和特征识别方面得到广泛的应用[21].另外,多光谱影像具备宽阔的视场、实时信息采集和周期性覆盖能力,使得监测土壤盐分变化变得更加容易[22]. ...
A review of remote sensing image fusion methods
1
2016
... 自20世纪70年代开始,学者们开始使用卫星遥感影像数据进行土壤盐渍化监测的相关研究,主要基于土壤反射率随含盐量变化规律进行定量反演[18].到了90年代后期,随着遥感数据源的逐渐丰富,研究方法变得更加复杂[19].此后,随着航天技术的进步,卫星传感器的空间分辨率不断提高,从Landsat,MODIS,Sentinel系列等中分辨率卫星扩展到包括QuickBird,GeoEye,WorldView等高分辨率卫星(表1),这实现了更精细的地表特征观测.另一方面,传感器的光谱分辨率也显著提升,高光谱遥感数据为盐渍土的精准定量监测提供了更多的光谱波段信息,发挥着重要作用.数据的分析与处理也经历了丰富的发展历程,从早期的人工可视化解读逐渐演变为自动化特征提取和分类算法,并进一步拓展到基于统计学、机器学习和深度学习等算法的遥感影像分类、识别和反演工作[20].在土壤盐渍化监测中,常用的光学数据源诸如高分辨率影像、高光谱影像和多光谱影像等能够提供详细的土壤信息,为研究人员提供了广泛的选择和应用空间.高分辨率遥感影像可用于准确描述地物纹理和形状,而高光谱影像则因其具有较高的光谱波段信息,在遥感建模和特征识别方面得到广泛的应用[21].另外,多光谱影像具备宽阔的视场、实时信息采集和周期性覆盖能力,使得监测土壤盐分变化变得更加容易[22]. ...
Mapping soil salinity changes using remote sensing in Central Iraq
2
2014
... 自20世纪70年代开始,学者们开始使用卫星遥感影像数据进行土壤盐渍化监测的相关研究,主要基于土壤反射率随含盐量变化规律进行定量反演[18].到了90年代后期,随着遥感数据源的逐渐丰富,研究方法变得更加复杂[19].此后,随着航天技术的进步,卫星传感器的空间分辨率不断提高,从Landsat,MODIS,Sentinel系列等中分辨率卫星扩展到包括QuickBird,GeoEye,WorldView等高分辨率卫星(表1),这实现了更精细的地表特征观测.另一方面,传感器的光谱分辨率也显著提升,高光谱遥感数据为盐渍土的精准定量监测提供了更多的光谱波段信息,发挥着重要作用.数据的分析与处理也经历了丰富的发展历程,从早期的人工可视化解读逐渐演变为自动化特征提取和分类算法,并进一步拓展到基于统计学、机器学习和深度学习等算法的遥感影像分类、识别和反演工作[20].在土壤盐渍化监测中,常用的光学数据源诸如高分辨率影像、高光谱影像和多光谱影像等能够提供详细的土壤信息,为研究人员提供了广泛的选择和应用空间.高分辨率遥感影像可用于准确描述地物纹理和形状,而高光谱影像则因其具有较高的光谱波段信息,在遥感建模和特征识别方面得到广泛的应用[21].另外,多光谱影像具备宽阔的视场、实时信息采集和周期性覆盖能力,使得监测土壤盐分变化变得更加容易[22]. ...
... 随着近端传感技术的不断发展,各种地面遥感平台逐渐增多.近端传感技术,如时域反射仪、大地电导率仪、地物光谱仪、荧光光谱仪(表4)等,以及光学、热红外、微波影像等技术也日益成熟,为多要素、多尺度一体化盐渍化土壤水盐信息的获取提供了新的手段[45].例如,通过采集不同深度的土壤盐分数据,可利用电磁感应仪以水平和垂直2种模式来测量不同深度土壤电导率,进而根据相关关系计算出土壤盐分含量[46].Deng等[47]以渭干河—库车河三角洲绿洲为研究区,运用电磁感应技术对典型地块的土壤电导率进行测量,以评估该地区土壤剖面中盐分的空间分布; Kahaer等[48]对野外采集的土壤样品进行了室内高光谱测量和电导率测定,通过参数筛选,建立了土壤电导率的高光谱估算模型,成功实现了土壤盐分的有效监测.电磁感应仪在评估多时空尺度下土壤盐渍化的性质、起源和演变方面得到广泛应用.Wu等[22]利用EM38-MK2电导率仪测量了伊拉克中部地区的土壤电导率,并结合卫星遥感影像建立了遥感盐分反演模型,盐分含量预测准确率达到82.6%; Wu等[11]使用SR-3500光谱仪对平罗地区的土壤样品进行反射率测量,并基于Landsat影像、理化性质以及敏感波段,建立了一种新的模型来模拟和预测研究区土壤盐渍化状况,结果表明,绿光、蓝光和近红外光与土壤盐分含量存在显著相关性.电磁能、土壤表面和盐分的物理化学特征之间的相互作用使得在干旱地区遥感监测土壤盐碱化成为可能.相对于非盐渍土,受盐渍影响的土壤在光谱的可见光和近红外区域显示出更高的光谱反射率.Xu等[49]使用ASD光谱仪测定了中国内蒙古自治区河套灌区表层的不同土壤水分和盐浓度下的反射率,利用540 nm,1 740 nm,2 010 nm和2 350 nm波段数据得到的盐分估算模型决定系数R2达到0.951. ...
Soil salinity analysis of Urmia Lake Basin using Landsat-8 OLI and Sentinel-2A based spectral indices and electrical conductivity measurements
2
2020
... Gorji等[23]分析了基于Landsat8 OLI和Sentinel-2A数据构建的光谱指数和实测土壤电导率的关系,对乌鲁米耶湖西部的土壤盐分进行了估算; Allbed等[24]通过构建土壤盐度指数和IKONOS影像波段反射率之间的关系,对土壤盐分的空间变化进行了研究; 陈实等[25]基于MODIS数据监测分析了北疆农区土壤盐渍化状况及其空间动态变化; 陈俊英等[26]在无人机和GF-1卫星遥感数据的基础上,进行了河套灌区沙壕灌域地区土壤盐渍化监测研究; Farahmand等[27]评估了基于光学Sentinel-2A影像数据的各种非线性回归模型估算土壤盐分含量的能力.自我国的GF-1卫星发射以来,空间对地观测能力得到了显著提升,并在各领域得到了广泛的应用.在基于卫星遥感影像的土壤盐渍化监测研究中,可见光到红外光谱中的特征参量能够更准确地估算土壤盐分含量,从而提高了土壤盐渍化监测的准确性[3]. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
Mapping and modelling spatial variation in soil salinity in the Al Hassa Oasis based on remote sensing indicators and regression techniques
3
2014
... Gorji等[23]分析了基于Landsat8 OLI和Sentinel-2A数据构建的光谱指数和实测土壤电导率的关系,对乌鲁米耶湖西部的土壤盐分进行了估算; Allbed等[24]通过构建土壤盐度指数和IKONOS影像波段反射率之间的关系,对土壤盐分的空间变化进行了研究; 陈实等[25]基于MODIS数据监测分析了北疆农区土壤盐渍化状况及其空间动态变化; 陈俊英等[26]在无人机和GF-1卫星遥感数据的基础上,进行了河套灌区沙壕灌域地区土壤盐渍化监测研究; Farahmand等[27]评估了基于光学Sentinel-2A影像数据的各种非线性回归模型估算土壤盐分含量的能力.自我国的GF-1卫星发射以来,空间对地观测能力得到了显著提升,并在各领域得到了广泛的应用.在基于卫星遥感影像的土壤盐渍化监测研究中,可见光到红外光谱中的特征参量能够更准确地估算土壤盐分含量,从而提高了土壤盐渍化监测的准确性[3]. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
... 回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
北疆农区土壤盐渍化遥感监测及其时空特征分析
2
2015
... Gorji等[23]分析了基于Landsat8 OLI和Sentinel-2A数据构建的光谱指数和实测土壤电导率的关系,对乌鲁米耶湖西部的土壤盐分进行了估算; Allbed等[24]通过构建土壤盐度指数和IKONOS影像波段反射率之间的关系,对土壤盐分的空间变化进行了研究; 陈实等[25]基于MODIS数据监测分析了北疆农区土壤盐渍化状况及其空间动态变化; 陈俊英等[26]在无人机和GF-1卫星遥感数据的基础上,进行了河套灌区沙壕灌域地区土壤盐渍化监测研究; Farahmand等[27]评估了基于光学Sentinel-2A影像数据的各种非线性回归模型估算土壤盐分含量的能力.自我国的GF-1卫星发射以来,空间对地观测能力得到了显著提升,并在各领域得到了广泛的应用.在基于卫星遥感影像的土壤盐渍化监测研究中,可见光到红外光谱中的特征参量能够更准确地估算土壤盐分含量,从而提高了土壤盐渍化监测的准确性[3]. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
北疆农区土壤盐渍化遥感监测及其时空特征分析
2
2015
... Gorji等[23]分析了基于Landsat8 OLI和Sentinel-2A数据构建的光谱指数和实测土壤电导率的关系,对乌鲁米耶湖西部的土壤盐分进行了估算; Allbed等[24]通过构建土壤盐度指数和IKONOS影像波段反射率之间的关系,对土壤盐分的空间变化进行了研究; 陈实等[25]基于MODIS数据监测分析了北疆农区土壤盐渍化状况及其空间动态变化; 陈俊英等[26]在无人机和GF-1卫星遥感数据的基础上,进行了河套灌区沙壕灌域地区土壤盐渍化监测研究; Farahmand等[27]评估了基于光学Sentinel-2A影像数据的各种非线性回归模型估算土壤盐分含量的能力.自我国的GF-1卫星发射以来,空间对地观测能力得到了显著提升,并在各领域得到了广泛的应用.在基于卫星遥感影像的土壤盐渍化监测研究中,可见光到红外光谱中的特征参量能够更准确地估算土壤盐分含量,从而提高了土壤盐渍化监测的准确性[3]. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
基于无人机-卫星遥感升尺度的土壤盐渍化监测方法
2
2019
... Gorji等[23]分析了基于Landsat8 OLI和Sentinel-2A数据构建的光谱指数和实测土壤电导率的关系,对乌鲁米耶湖西部的土壤盐分进行了估算; Allbed等[24]通过构建土壤盐度指数和IKONOS影像波段反射率之间的关系,对土壤盐分的空间变化进行了研究; 陈实等[25]基于MODIS数据监测分析了北疆农区土壤盐渍化状况及其空间动态变化; 陈俊英等[26]在无人机和GF-1卫星遥感数据的基础上,进行了河套灌区沙壕灌域地区土壤盐渍化监测研究; Farahmand等[27]评估了基于光学Sentinel-2A影像数据的各种非线性回归模型估算土壤盐分含量的能力.自我国的GF-1卫星发射以来,空间对地观测能力得到了显著提升,并在各领域得到了广泛的应用.在基于卫星遥感影像的土壤盐渍化监测研究中,可见光到红外光谱中的特征参量能够更准确地估算土壤盐分含量,从而提高了土壤盐渍化监测的准确性[3]. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
基于无人机-卫星遥感升尺度的土壤盐渍化监测方法
2
2019
... Gorji等[23]分析了基于Landsat8 OLI和Sentinel-2A数据构建的光谱指数和实测土壤电导率的关系,对乌鲁米耶湖西部的土壤盐分进行了估算; Allbed等[24]通过构建土壤盐度指数和IKONOS影像波段反射率之间的关系,对土壤盐分的空间变化进行了研究; 陈实等[25]基于MODIS数据监测分析了北疆农区土壤盐渍化状况及其空间动态变化; 陈俊英等[26]在无人机和GF-1卫星遥感数据的基础上,进行了河套灌区沙壕灌域地区土壤盐渍化监测研究; Farahmand等[27]评估了基于光学Sentinel-2A影像数据的各种非线性回归模型估算土壤盐分含量的能力.自我国的GF-1卫星发射以来,空间对地观测能力得到了显著提升,并在各领域得到了广泛的应用.在基于卫星遥感影像的土壤盐渍化监测研究中,可见光到红外光谱中的特征参量能够更准确地估算土壤盐分含量,从而提高了土壤盐渍化监测的准确性[3]. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
Estimating soil salinity in the dried lake bed of urmia lake using optical sentinel-2 images and nonlinear regression models
2
2020
... Gorji等[23]分析了基于Landsat8 OLI和Sentinel-2A数据构建的光谱指数和实测土壤电导率的关系,对乌鲁米耶湖西部的土壤盐分进行了估算; Allbed等[24]通过构建土壤盐度指数和IKONOS影像波段反射率之间的关系,对土壤盐分的空间变化进行了研究; 陈实等[25]基于MODIS数据监测分析了北疆农区土壤盐渍化状况及其空间动态变化; 陈俊英等[26]在无人机和GF-1卫星遥感数据的基础上,进行了河套灌区沙壕灌域地区土壤盐渍化监测研究; Farahmand等[27]评估了基于光学Sentinel-2A影像数据的各种非线性回归模型估算土壤盐分含量的能力.自我国的GF-1卫星发射以来,空间对地观测能力得到了显著提升,并在各领域得到了广泛的应用.在基于卫星遥感影像的土壤盐渍化监测研究中,可见光到红外光谱中的特征参量能够更准确地估算土壤盐分含量,从而提高了土壤盐渍化监测的准确性[3]. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
Accurate weed mapping and prescription map generation based on fully convolutional networks using UAV imagery
1
2018
... 近年来,航空遥感平台如无人机等技术迅速发展,并逐渐融入民用领域,成为农业研究和应用中热点工具.无人机具有便携、高灵活性和飞行时间自由等优点,能够在较低高度和不同类型的区域飞行,并捕获具有高时空分辨率的影像[28].在农业遥感监测中,固定翼、多旋翼和无人驾驶直升机是常用的无人机制式(表2).根据不同的监测任务,可以在无人机平台上安装多种传感器,如数码相机、多光谱相机、高光谱相机、热成像相机和激光雷达等光学设备(表3).相对于卫星传感器,机载传感器具有提供更高分辨率影像、受云层和大气气溶胶等噪声干扰较小等优点,使其更适用于农业生产实践.特别是在当前农业生产趋于高度区域化、一体化、精准化以及智能化的趋势下,低空遥感平台展现出更广阔的发展前景[29].Ivushkin等[30]研究指出,在土壤盐渍化监测中,无人机搭载高光谱相机、多光谱相机、热红外相机和激光雷达等设备显示出巨大的潜力. ...
基于低空无人机遥感的冬小麦覆盖度变化监测
1
2012
... 近年来,航空遥感平台如无人机等技术迅速发展,并逐渐融入民用领域,成为农业研究和应用中热点工具.无人机具有便携、高灵活性和飞行时间自由等优点,能够在较低高度和不同类型的区域飞行,并捕获具有高时空分辨率的影像[28].在农业遥感监测中,固定翼、多旋翼和无人驾驶直升机是常用的无人机制式(表2).根据不同的监测任务,可以在无人机平台上安装多种传感器,如数码相机、多光谱相机、高光谱相机、热成像相机和激光雷达等光学设备(表3).相对于卫星传感器,机载传感器具有提供更高分辨率影像、受云层和大气气溶胶等噪声干扰较小等优点,使其更适用于农业生产实践.特别是在当前农业生产趋于高度区域化、一体化、精准化以及智能化的趋势下,低空遥感平台展现出更广阔的发展前景[29].Ivushkin等[30]研究指出,在土壤盐渍化监测中,无人机搭载高光谱相机、多光谱相机、热红外相机和激光雷达等设备显示出巨大的潜力. ...
基于低空无人机遥感的冬小麦覆盖度变化监测
1
2012
... 近年来,航空遥感平台如无人机等技术迅速发展,并逐渐融入民用领域,成为农业研究和应用中热点工具.无人机具有便携、高灵活性和飞行时间自由等优点,能够在较低高度和不同类型的区域飞行,并捕获具有高时空分辨率的影像[28].在农业遥感监测中,固定翼、多旋翼和无人驾驶直升机是常用的无人机制式(表2).根据不同的监测任务,可以在无人机平台上安装多种传感器,如数码相机、多光谱相机、高光谱相机、热成像相机和激光雷达等光学设备(表3).相对于卫星传感器,机载传感器具有提供更高分辨率影像、受云层和大气气溶胶等噪声干扰较小等优点,使其更适用于农业生产实践.特别是在当前农业生产趋于高度区域化、一体化、精准化以及智能化的趋势下,低空遥感平台展现出更广阔的发展前景[29].Ivushkin等[30]研究指出,在土壤盐渍化监测中,无人机搭载高光谱相机、多光谱相机、热红外相机和激光雷达等设备显示出巨大的潜力. ...
UAV based soil salinity assessment of cropland
4
2019
... 近年来,航空遥感平台如无人机等技术迅速发展,并逐渐融入民用领域,成为农业研究和应用中热点工具.无人机具有便携、高灵活性和飞行时间自由等优点,能够在较低高度和不同类型的区域飞行,并捕获具有高时空分辨率的影像[28].在农业遥感监测中,固定翼、多旋翼和无人驾驶直升机是常用的无人机制式(表2).根据不同的监测任务,可以在无人机平台上安装多种传感器,如数码相机、多光谱相机、高光谱相机、热成像相机和激光雷达等光学设备(表3).相对于卫星传感器,机载传感器具有提供更高分辨率影像、受云层和大气气溶胶等噪声干扰较小等优点,使其更适用于农业生产实践.特别是在当前农业生产趋于高度区域化、一体化、精准化以及智能化的趋势下,低空遥感平台展现出更广阔的发展前景[29].Ivushkin等[30]研究指出,在土壤盐渍化监测中,无人机搭载高光谱相机、多光谱相机、热红外相机和激光雷达等设备显示出巨大的潜力. ...
... Different types of airborne sensors and characteristics
Tab.3 类型 | 传感器 | 光谱波段① | 波长范围/μm | 特性 | 参考文献 |
数码相机 | Sony DSC-QX 100 | R,G,B | — | 分辨率: 2 020万像素 感光度: 160~12 800 质量: 179 g | [31] |
Nikon D90 | R,G,B | — | 分辨率: 1 230万像素 感光度: 200~3 200 质量: 620 g | [32] |
多光谱成像仪 | XCam Multi-Spectrum | G,R,R-edge,NIR | 0.55~0.79 | 高度自动化,凝视成像 质量: 470 g | [33] |
Micro-MCA | G,R,R-edge,NIR | 0.45~1 | 分辨率: 130万像素 质量: 497~1 000 g 镜头焦距: 9.6 nm | [34] |
Parrot Sequoia | G,R,R-edge,NIR | 0.55~0.79 | 分辨率: 120万像素 质量: 72 g 帧频: 1帧/s | [35] |
高光谱成像仪 | Nano-Hyperspec | 340个波段 | 0.4~1 | 空间像素: 1 020 光圈: F/2.5 质量: 1 000 g | [36] |
Rikola | 最大380个波段 | 0.5~0.9 | 波段反射率: 30帧/s 质量: 720 g 地面采样距离: 100 m时为6.5 cm | [30,36] |
Gaia Sky-mini | 128/256/520/ 1 040 | 0.4~1 | 质量: 1 000 g 像素间距: 6.45 μm 横向视场: 168 m | [37] |
热红外成像仪 | Tau© 2 | — | 8~14 | 红外分辨率: 640×512 像素尺寸: 17 μm 温度范围: -20~100 ℃ | [38] |
Fluke TiX620 | — | 7.5~14 | 图像分辨率: 640×480 质量1.5 kg 温度范围: -40~600 ℃ | [39] |
激光雷达 | VUX©-1UAV | — | — | 质量: 3 600 g,波长: 1 550 nm、光 斑直径: 25 nm | [30] |
① B为蓝色波段; R为红色波段; G为绿色波段; NIR为近红外波段; R-edge为红边波段. ...
... [
30]
① B为蓝色波段; R为红色波段; G为绿色波段; NIR为近红外波段; R-edge为红边波段. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
轻小型无人机多光谱遥感技术应用进展
1
2018
... Different types of airborne sensors and characteristics
Tab.3 类型 | 传感器 | 光谱波段① | 波长范围/μm | 特性 | 参考文献 |
数码相机 | Sony DSC-QX 100 | R,G,B | — | 分辨率: 2 020万像素 感光度: 160~12 800 质量: 179 g | [31] |
Nikon D90 | R,G,B | — | 分辨率: 1 230万像素 感光度: 200~3 200 质量: 620 g | [32] |
多光谱成像仪 | XCam Multi-Spectrum | G,R,R-edge,NIR | 0.55~0.79 | 高度自动化,凝视成像 质量: 470 g | [33] |
Micro-MCA | G,R,R-edge,NIR | 0.45~1 | 分辨率: 130万像素 质量: 497~1 000 g 镜头焦距: 9.6 nm | [34] |
Parrot Sequoia | G,R,R-edge,NIR | 0.55~0.79 | 分辨率: 120万像素 质量: 72 g 帧频: 1帧/s | [35] |
高光谱成像仪 | Nano-Hyperspec | 340个波段 | 0.4~1 | 空间像素: 1 020 光圈: F/2.5 质量: 1 000 g | [36] |
Rikola | 最大380个波段 | 0.5~0.9 | 波段反射率: 30帧/s 质量: 720 g 地面采样距离: 100 m时为6.5 cm | [30,36] |
Gaia Sky-mini | 128/256/520/ 1 040 | 0.4~1 | 质量: 1 000 g 像素间距: 6.45 μm 横向视场: 168 m | [37] |
热红外成像仪 | Tau© 2 | — | 8~14 | 红外分辨率: 640×512 像素尺寸: 17 μm 温度范围: -20~100 ℃ | [38] |
Fluke TiX620 | — | 7.5~14 | 图像分辨率: 640×480 质量1.5 kg 温度范围: -40~600 ℃ | [39] |
激光雷达 | VUX©-1UAV | — | — | 质量: 3 600 g,波长: 1 550 nm、光 斑直径: 25 nm | [30] |
① B为蓝色波段; R为红色波段; G为绿色波段; NIR为近红外波段; R-edge为红边波段. ...
轻小型无人机多光谱遥感技术应用进展
1
2018
... Different types of airborne sensors and characteristics
Tab.3 类型 | 传感器 | 光谱波段① | 波长范围/μm | 特性 | 参考文献 |
数码相机 | Sony DSC-QX 100 | R,G,B | — | 分辨率: 2 020万像素 感光度: 160~12 800 质量: 179 g | [31] |
Nikon D90 | R,G,B | — | 分辨率: 1 230万像素 感光度: 200~3 200 质量: 620 g | [32] |
多光谱成像仪 | XCam Multi-Spectrum | G,R,R-edge,NIR | 0.55~0.79 | 高度自动化,凝视成像 质量: 470 g | [33] |
Micro-MCA | G,R,R-edge,NIR | 0.45~1 | 分辨率: 130万像素 质量: 497~1 000 g 镜头焦距: 9.6 nm | [34] |
Parrot Sequoia | G,R,R-edge,NIR | 0.55~0.79 | 分辨率: 120万像素 质量: 72 g 帧频: 1帧/s | [35] |
高光谱成像仪 | Nano-Hyperspec | 340个波段 | 0.4~1 | 空间像素: 1 020 光圈: F/2.5 质量: 1 000 g | [36] |
Rikola | 最大380个波段 | 0.5~0.9 | 波段反射率: 30帧/s 质量: 720 g 地面采样距离: 100 m时为6.5 cm | [30,36] |
Gaia Sky-mini | 128/256/520/ 1 040 | 0.4~1 | 质量: 1 000 g 像素间距: 6.45 μm 横向视场: 168 m | [37] |
热红外成像仪 | Tau© 2 | — | 8~14 | 红外分辨率: 640×512 像素尺寸: 17 μm 温度范围: -20~100 ℃ | [38] |
Fluke TiX620 | — | 7.5~14 | 图像分辨率: 640×480 质量1.5 kg 温度范围: -40~600 ℃ | [39] |
激光雷达 | VUX©-1UAV | — | — | 质量: 3 600 g,波长: 1 550 nm、光 斑直径: 25 nm | [30] |
① B为蓝色波段; R为红色波段; G为绿色波段; NIR为近红外波段; R-edge为红边波段. ...
A digital camera as an alternative tool for estimating soil salinity and soil surface roughness
1
2019
... Different types of airborne sensors and characteristics
Tab.3 类型 | 传感器 | 光谱波段① | 波长范围/μm | 特性 | 参考文献 |
数码相机 | Sony DSC-QX 100 | R,G,B | — | 分辨率: 2 020万像素 感光度: 160~12 800 质量: 179 g | [31] |
Nikon D90 | R,G,B | — | 分辨率: 1 230万像素 感光度: 200~3 200 质量: 620 g | [32] |
多光谱成像仪 | XCam Multi-Spectrum | G,R,R-edge,NIR | 0.55~0.79 | 高度自动化,凝视成像 质量: 470 g | [33] |
Micro-MCA | G,R,R-edge,NIR | 0.45~1 | 分辨率: 130万像素 质量: 497~1 000 g 镜头焦距: 9.6 nm | [34] |
Parrot Sequoia | G,R,R-edge,NIR | 0.55~0.79 | 分辨率: 120万像素 质量: 72 g 帧频: 1帧/s | [35] |
高光谱成像仪 | Nano-Hyperspec | 340个波段 | 0.4~1 | 空间像素: 1 020 光圈: F/2.5 质量: 1 000 g | [36] |
Rikola | 最大380个波段 | 0.5~0.9 | 波段反射率: 30帧/s 质量: 720 g 地面采样距离: 100 m时为6.5 cm | [30,36] |
Gaia Sky-mini | 128/256/520/ 1 040 | 0.4~1 | 质量: 1 000 g 像素间距: 6.45 μm 横向视场: 168 m | [37] |
热红外成像仪 | Tau© 2 | — | 8~14 | 红外分辨率: 640×512 像素尺寸: 17 μm 温度范围: -20~100 ℃ | [38] |
Fluke TiX620 | — | 7.5~14 | 图像分辨率: 640×480 质量1.5 kg 温度范围: -40~600 ℃ | [39] |
激光雷达 | VUX©-1UAV | — | — | 质量: 3 600 g,波长: 1 550 nm、光 斑直径: 25 nm | [30] |
① B为蓝色波段; R为红色波段; G为绿色波段; NIR为近红外波段; R-edge为红边波段. ...
A framework for soil salinity monitoring in coastal wetland reclamation areas based on combined unmanned aerial vehicle (UAV) data and satellite data
3
2022
... Different types of airborne sensors and characteristics
Tab.3 类型 | 传感器 | 光谱波段① | 波长范围/μm | 特性 | 参考文献 |
数码相机 | Sony DSC-QX 100 | R,G,B | — | 分辨率: 2 020万像素 感光度: 160~12 800 质量: 179 g | [31] |
Nikon D90 | R,G,B | — | 分辨率: 1 230万像素 感光度: 200~3 200 质量: 620 g | [32] |
多光谱成像仪 | XCam Multi-Spectrum | G,R,R-edge,NIR | 0.55~0.79 | 高度自动化,凝视成像 质量: 470 g | [33] |
Micro-MCA | G,R,R-edge,NIR | 0.45~1 | 分辨率: 130万像素 质量: 497~1 000 g 镜头焦距: 9.6 nm | [34] |
Parrot Sequoia | G,R,R-edge,NIR | 0.55~0.79 | 分辨率: 120万像素 质量: 72 g 帧频: 1帧/s | [35] |
高光谱成像仪 | Nano-Hyperspec | 340个波段 | 0.4~1 | 空间像素: 1 020 光圈: F/2.5 质量: 1 000 g | [36] |
Rikola | 最大380个波段 | 0.5~0.9 | 波段反射率: 30帧/s 质量: 720 g 地面采样距离: 100 m时为6.5 cm | [30,36] |
Gaia Sky-mini | 128/256/520/ 1 040 | 0.4~1 | 质量: 1 000 g 像素间距: 6.45 μm 横向视场: 168 m | [37] |
热红外成像仪 | Tau© 2 | — | 8~14 | 红外分辨率: 640×512 像素尺寸: 17 μm 温度范围: -20~100 ℃ | [38] |
Fluke TiX620 | — | 7.5~14 | 图像分辨率: 640×480 质量1.5 kg 温度范围: -40~600 ℃ | [39] |
激光雷达 | VUX©-1UAV | — | — | 质量: 3 600 g,波长: 1 550 nm、光 斑直径: 25 nm | [30] |
① B为蓝色波段; R为红色波段; G为绿色波段; NIR为近红外波段; R-edge为红边波段. ...
... 无人机具备携带不同传感器能力,可以在可见光、近红外和中红外波段上进行土壤盐分含量的反演,从而提高估算精度和可靠性[40-41].例如,Xie等[33]使用配备XCam多光谱相机的多旋翼无人机采集了中国浙江省杭州湾南岸的多光谱影像,并结合卫星数据采用支持向量机(support vector machines, SVM)分类方法对研究区裸地和植被进行分类,根据分类结果构建模型,充分发挥了无人机在提供准确光谱信息和大尺度卫星光谱数据互补方面的优势; Hu等[42]则利用搭载在无人机上的高光谱相机,定量表征了田间尺度的土壤盐分含量和状态.近年来,热红外传感器由于技术的改进和成本的降低越来越受到关注.目前,有2种主要类型的热红外成像设备,一种是能够捕捉点或线的扫描设备,另一种是具有二维红外焦平面阵列的扫描设备.热红外成像具有非入侵、非接触和无损的优势,能够快速确定植被冠层和土壤表面的温度分布.Tian等[39]利用热红外遥感数据研究了土壤盐分胁迫对植被蒸散和生长的影响,研究发现土壤盐分越高,植被冠层覆盖率越低.另外,机载激光雷达是一种新型的主动遥感技术,其最显著的优势是能够直接获取高精度三维点云数据.乔纪纲等[43]结合激光雷达和多光谱数据,对莺歌海滨岸带进行地表信息提取,深入研究了该区域土地退化、植被分布以及湿地特征.尽管无人机在农业监测中得到广泛应用,但仍然面临一些挑战,包括续航能力、负载能力以及监测的有效性等方面的问题.此外,由于无人机搭载不同类型的相机,获取的影像通常呈现多元化和不规则的形态,需进一步借助专业软件进行特定的数据预处理和分析.未来的发展需要尽快实现轨迹飞行、数据采集和诊断填图的智能化和自动化,以更好地应对当前的挑战,并进一步促进低空遥感在农业监测中的应用[44]. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
Estimation of soil salt content by combining UAV-borne multispectral sensor and machine learning algorithms
2
2020
... Different types of airborne sensors and characteristics
Tab.3 类型 | 传感器 | 光谱波段① | 波长范围/μm | 特性 | 参考文献 |
数码相机 | Sony DSC-QX 100 | R,G,B | — | 分辨率: 2 020万像素 感光度: 160~12 800 质量: 179 g | [31] |
Nikon D90 | R,G,B | — | 分辨率: 1 230万像素 感光度: 200~3 200 质量: 620 g | [32] |
多光谱成像仪 | XCam Multi-Spectrum | G,R,R-edge,NIR | 0.55~0.79 | 高度自动化,凝视成像 质量: 470 g | [33] |
Micro-MCA | G,R,R-edge,NIR | 0.45~1 | 分辨率: 130万像素 质量: 497~1 000 g 镜头焦距: 9.6 nm | [34] |
Parrot Sequoia | G,R,R-edge,NIR | 0.55~0.79 | 分辨率: 120万像素 质量: 72 g 帧频: 1帧/s | [35] |
高光谱成像仪 | Nano-Hyperspec | 340个波段 | 0.4~1 | 空间像素: 1 020 光圈: F/2.5 质量: 1 000 g | [36] |
Rikola | 最大380个波段 | 0.5~0.9 | 波段反射率: 30帧/s 质量: 720 g 地面采样距离: 100 m时为6.5 cm | [30,36] |
Gaia Sky-mini | 128/256/520/ 1 040 | 0.4~1 | 质量: 1 000 g 像素间距: 6.45 μm 横向视场: 168 m | [37] |
热红外成像仪 | Tau© 2 | — | 8~14 | 红外分辨率: 640×512 像素尺寸: 17 μm 温度范围: -20~100 ℃ | [38] |
Fluke TiX620 | — | 7.5~14 | 图像分辨率: 640×480 质量1.5 kg 温度范围: -40~600 ℃ | [39] |
激光雷达 | VUX©-1UAV | — | — | 质量: 3 600 g,波长: 1 550 nm、光 斑直径: 25 nm | [30] |
① B为蓝色波段; R为红色波段; G为绿色波段; NIR为近红外波段; R-edge为红边波段. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
Precise monitoring of soil salinity in China’s Yellow River Delta using UAV-borne multispectral imagery and a soil salinity retrieval index
2
2022
... Different types of airborne sensors and characteristics
Tab.3 类型 | 传感器 | 光谱波段① | 波长范围/μm | 特性 | 参考文献 |
数码相机 | Sony DSC-QX 100 | R,G,B | — | 分辨率: 2 020万像素 感光度: 160~12 800 质量: 179 g | [31] |
Nikon D90 | R,G,B | — | 分辨率: 1 230万像素 感光度: 200~3 200 质量: 620 g | [32] |
多光谱成像仪 | XCam Multi-Spectrum | G,R,R-edge,NIR | 0.55~0.79 | 高度自动化,凝视成像 质量: 470 g | [33] |
Micro-MCA | G,R,R-edge,NIR | 0.45~1 | 分辨率: 130万像素 质量: 497~1 000 g 镜头焦距: 9.6 nm | [34] |
Parrot Sequoia | G,R,R-edge,NIR | 0.55~0.79 | 分辨率: 120万像素 质量: 72 g 帧频: 1帧/s | [35] |
高光谱成像仪 | Nano-Hyperspec | 340个波段 | 0.4~1 | 空间像素: 1 020 光圈: F/2.5 质量: 1 000 g | [36] |
Rikola | 最大380个波段 | 0.5~0.9 | 波段反射率: 30帧/s 质量: 720 g 地面采样距离: 100 m时为6.5 cm | [30,36] |
Gaia Sky-mini | 128/256/520/ 1 040 | 0.4~1 | 质量: 1 000 g 像素间距: 6.45 μm 横向视场: 168 m | [37] |
热红外成像仪 | Tau© 2 | — | 8~14 | 红外分辨率: 640×512 像素尺寸: 17 μm 温度范围: -20~100 ℃ | [38] |
Fluke TiX620 | — | 7.5~14 | 图像分辨率: 640×480 质量1.5 kg 温度范围: -40~600 ℃ | [39] |
激光雷达 | VUX©-1UAV | — | — | 质量: 3 600 g,波长: 1 550 nm、光 斑直径: 25 nm | [30] |
① B为蓝色波段; R为红色波段; G为绿色波段; NIR为近红外波段; R-edge为红边波段. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
SPAD monitoring of saline vegetation based on Gaussian mixture model and UAV hyperspectral image feature classification
2
2022
... Different types of airborne sensors and characteristics
Tab.3 类型 | 传感器 | 光谱波段① | 波长范围/μm | 特性 | 参考文献 |
数码相机 | Sony DSC-QX 100 | R,G,B | — | 分辨率: 2 020万像素 感光度: 160~12 800 质量: 179 g | [31] |
Nikon D90 | R,G,B | — | 分辨率: 1 230万像素 感光度: 200~3 200 质量: 620 g | [32] |
多光谱成像仪 | XCam Multi-Spectrum | G,R,R-edge,NIR | 0.55~0.79 | 高度自动化,凝视成像 质量: 470 g | [33] |
Micro-MCA | G,R,R-edge,NIR | 0.45~1 | 分辨率: 130万像素 质量: 497~1 000 g 镜头焦距: 9.6 nm | [34] |
Parrot Sequoia | G,R,R-edge,NIR | 0.55~0.79 | 分辨率: 120万像素 质量: 72 g 帧频: 1帧/s | [35] |
高光谱成像仪 | Nano-Hyperspec | 340个波段 | 0.4~1 | 空间像素: 1 020 光圈: F/2.5 质量: 1 000 g | [36] |
Rikola | 最大380个波段 | 0.5~0.9 | 波段反射率: 30帧/s 质量: 720 g 地面采样距离: 100 m时为6.5 cm | [30,36] |
Gaia Sky-mini | 128/256/520/ 1 040 | 0.4~1 | 质量: 1 000 g 像素间距: 6.45 μm 横向视场: 168 m | [37] |
热红外成像仪 | Tau© 2 | — | 8~14 | 红外分辨率: 640×512 像素尺寸: 17 μm 温度范围: -20~100 ℃ | [38] |
Fluke TiX620 | — | 7.5~14 | 图像分辨率: 640×480 质量1.5 kg 温度范围: -40~600 ℃ | [39] |
激光雷达 | VUX©-1UAV | — | — | 质量: 3 600 g,波长: 1 550 nm、光 斑直径: 25 nm | [30] |
① B为蓝色波段; R为红色波段; G为绿色波段; NIR为近红外波段; R-edge为红边波段. ...
... ,
36]
Gaia Sky-mini | 128/256/520/ 1 040 | 0.4~1 | 质量: 1 000 g 像素间距: 6.45 μm 横向视场: 168 m | [37] |
热红外成像仪 | Tau© 2 | — | 8~14 | 红外分辨率: 640×512 像素尺寸: 17 μm 温度范围: -20~100 ℃ | [38] |
Fluke TiX620 | — | 7.5~14 | 图像分辨率: 640×480 质量1.5 kg 温度范围: -40~600 ℃ | [39] |
激光雷达 | VUX©-1UAV | — | — | 质量: 3 600 g,波长: 1 550 nm、光 斑直径: 25 nm | [30] |
① B为蓝色波段; R为红色波段; G为绿色波段; NIR为近红外波段; R-edge为红边波段. ...
Estimation of soil salt content and organic matter on arable land in the Yellow River Delta by combining UAV hyperspectral and landsat-8 multispectral imagery
2
2022
... Different types of airborne sensors and characteristics
Tab.3 类型 | 传感器 | 光谱波段① | 波长范围/μm | 特性 | 参考文献 |
数码相机 | Sony DSC-QX 100 | R,G,B | — | 分辨率: 2 020万像素 感光度: 160~12 800 质量: 179 g | [31] |
Nikon D90 | R,G,B | — | 分辨率: 1 230万像素 感光度: 200~3 200 质量: 620 g | [32] |
多光谱成像仪 | XCam Multi-Spectrum | G,R,R-edge,NIR | 0.55~0.79 | 高度自动化,凝视成像 质量: 470 g | [33] |
Micro-MCA | G,R,R-edge,NIR | 0.45~1 | 分辨率: 130万像素 质量: 497~1 000 g 镜头焦距: 9.6 nm | [34] |
Parrot Sequoia | G,R,R-edge,NIR | 0.55~0.79 | 分辨率: 120万像素 质量: 72 g 帧频: 1帧/s | [35] |
高光谱成像仪 | Nano-Hyperspec | 340个波段 | 0.4~1 | 空间像素: 1 020 光圈: F/2.5 质量: 1 000 g | [36] |
Rikola | 最大380个波段 | 0.5~0.9 | 波段反射率: 30帧/s 质量: 720 g 地面采样距离: 100 m时为6.5 cm | [30,36] |
Gaia Sky-mini | 128/256/520/ 1 040 | 0.4~1 | 质量: 1 000 g 像素间距: 6.45 μm 横向视场: 168 m | [37] |
热红外成像仪 | Tau© 2 | — | 8~14 | 红外分辨率: 640×512 像素尺寸: 17 μm 温度范围: -20~100 ℃ | [38] |
Fluke TiX620 | — | 7.5~14 | 图像分辨率: 640×480 质量1.5 kg 温度范围: -40~600 ℃ | [39] |
激光雷达 | VUX©-1UAV | — | — | 质量: 3 600 g,波长: 1 550 nm、光 斑直径: 25 nm | [30] |
① B为蓝色波段; R为红色波段; G为绿色波段; NIR为近红外波段; R-edge为红边波段. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
UAV-Thermal imaging and agglomerative hierarchical clustering techniques to evaluate and rank physiological performance of wheat genotypes on sodic soil
1
2021
... Different types of airborne sensors and characteristics
Tab.3 类型 | 传感器 | 光谱波段① | 波长范围/μm | 特性 | 参考文献 |
数码相机 | Sony DSC-QX 100 | R,G,B | — | 分辨率: 2 020万像素 感光度: 160~12 800 质量: 179 g | [31] |
Nikon D90 | R,G,B | — | 分辨率: 1 230万像素 感光度: 200~3 200 质量: 620 g | [32] |
多光谱成像仪 | XCam Multi-Spectrum | G,R,R-edge,NIR | 0.55~0.79 | 高度自动化,凝视成像 质量: 470 g | [33] |
Micro-MCA | G,R,R-edge,NIR | 0.45~1 | 分辨率: 130万像素 质量: 497~1 000 g 镜头焦距: 9.6 nm | [34] |
Parrot Sequoia | G,R,R-edge,NIR | 0.55~0.79 | 分辨率: 120万像素 质量: 72 g 帧频: 1帧/s | [35] |
高光谱成像仪 | Nano-Hyperspec | 340个波段 | 0.4~1 | 空间像素: 1 020 光圈: F/2.5 质量: 1 000 g | [36] |
Rikola | 最大380个波段 | 0.5~0.9 | 波段反射率: 30帧/s 质量: 720 g 地面采样距离: 100 m时为6.5 cm | [30,36] |
Gaia Sky-mini | 128/256/520/ 1 040 | 0.4~1 | 质量: 1 000 g 像素间距: 6.45 μm 横向视场: 168 m | [37] |
热红外成像仪 | Tau© 2 | — | 8~14 | 红外分辨率: 640×512 像素尺寸: 17 μm 温度范围: -20~100 ℃ | [38] |
Fluke TiX620 | — | 7.5~14 | 图像分辨率: 640×480 质量1.5 kg 温度范围: -40~600 ℃ | [39] |
激光雷达 | VUX©-1UAV | — | — | 质量: 3 600 g,波长: 1 550 nm、光 斑直径: 25 nm | [30] |
① B为蓝色波段; R为红色波段; G为绿色波段; NIR为近红外波段; R-edge为红边波段. ...
Salinity stress effects on transpiration and plant growth under different salinity soil levels based on thermal infrared remote (TIR) technique
4
2020
... Different types of airborne sensors and characteristics
Tab.3 类型 | 传感器 | 光谱波段① | 波长范围/μm | 特性 | 参考文献 |
数码相机 | Sony DSC-QX 100 | R,G,B | — | 分辨率: 2 020万像素 感光度: 160~12 800 质量: 179 g | [31] |
Nikon D90 | R,G,B | — | 分辨率: 1 230万像素 感光度: 200~3 200 质量: 620 g | [32] |
多光谱成像仪 | XCam Multi-Spectrum | G,R,R-edge,NIR | 0.55~0.79 | 高度自动化,凝视成像 质量: 470 g | [33] |
Micro-MCA | G,R,R-edge,NIR | 0.45~1 | 分辨率: 130万像素 质量: 497~1 000 g 镜头焦距: 9.6 nm | [34] |
Parrot Sequoia | G,R,R-edge,NIR | 0.55~0.79 | 分辨率: 120万像素 质量: 72 g 帧频: 1帧/s | [35] |
高光谱成像仪 | Nano-Hyperspec | 340个波段 | 0.4~1 | 空间像素: 1 020 光圈: F/2.5 质量: 1 000 g | [36] |
Rikola | 最大380个波段 | 0.5~0.9 | 波段反射率: 30帧/s 质量: 720 g 地面采样距离: 100 m时为6.5 cm | [30,36] |
Gaia Sky-mini | 128/256/520/ 1 040 | 0.4~1 | 质量: 1 000 g 像素间距: 6.45 μm 横向视场: 168 m | [37] |
热红外成像仪 | Tau© 2 | — | 8~14 | 红外分辨率: 640×512 像素尺寸: 17 μm 温度范围: -20~100 ℃ | [38] |
Fluke TiX620 | — | 7.5~14 | 图像分辨率: 640×480 质量1.5 kg 温度范围: -40~600 ℃ | [39] |
激光雷达 | VUX©-1UAV | — | — | 质量: 3 600 g,波长: 1 550 nm、光 斑直径: 25 nm | [30] |
① B为蓝色波段; R为红色波段; G为绿色波段; NIR为近红外波段; R-edge为红边波段. ...
... 无人机具备携带不同传感器能力,可以在可见光、近红外和中红外波段上进行土壤盐分含量的反演,从而提高估算精度和可靠性[40-41].例如,Xie等[33]使用配备XCam多光谱相机的多旋翼无人机采集了中国浙江省杭州湾南岸的多光谱影像,并结合卫星数据采用支持向量机(support vector machines, SVM)分类方法对研究区裸地和植被进行分类,根据分类结果构建模型,充分发挥了无人机在提供准确光谱信息和大尺度卫星光谱数据互补方面的优势; Hu等[42]则利用搭载在无人机上的高光谱相机,定量表征了田间尺度的土壤盐分含量和状态.近年来,热红外传感器由于技术的改进和成本的降低越来越受到关注.目前,有2种主要类型的热红外成像设备,一种是能够捕捉点或线的扫描设备,另一种是具有二维红外焦平面阵列的扫描设备.热红外成像具有非入侵、非接触和无损的优势,能够快速确定植被冠层和土壤表面的温度分布.Tian等[39]利用热红外遥感数据研究了土壤盐分胁迫对植被蒸散和生长的影响,研究发现土壤盐分越高,植被冠层覆盖率越低.另外,机载激光雷达是一种新型的主动遥感技术,其最显著的优势是能够直接获取高精度三维点云数据.乔纪纲等[43]结合激光雷达和多光谱数据,对莺歌海滨岸带进行地表信息提取,深入研究了该区域土地退化、植被分布以及湿地特征.尽管无人机在农业监测中得到广泛应用,但仍然面临一些挑战,包括续航能力、负载能力以及监测的有效性等方面的问题.此外,由于无人机搭载不同类型的相机,获取的影像通常呈现多元化和不规则的形态,需进一步借助专业软件进行特定的数据预处理和分析.未来的发展需要尽快实现轨迹飞行、数据采集和诊断填图的智能化和自动化,以更好地应对当前的挑战,并进一步促进低空遥感在农业监测中的应用[44]. ...
... 3)热红外辐射.土壤盐分会改变土壤表面的热红外辐射特征,进而影响热红外辐射亮温和地表温度.Tian等[39]基于热红外遥感对中国甘肃石羊河地区的作物水分状况及其盐胁迫耐受性进行分析,研究指出随着土壤盐分含量的增加,作物冠层覆盖率降低,生长速度减慢; Ivushkin等[59]结合MODIS卫星热图像、NDVI和EVI植被指数以及土壤盐分数据图,证明了卫星反演的冠层温度与土壤盐分水平之间存在显著的相关性; Tajgardan等[74]通过PCA和回归分析方法,利用高级星载热发射和反射辐射数据,绘制了伊朗北部地区的土壤盐分分布图. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
UAVs as remote sensing platform in glaciology:Present applications and future prospects
1
2016
... 无人机具备携带不同传感器能力,可以在可见光、近红外和中红外波段上进行土壤盐分含量的反演,从而提高估算精度和可靠性[40-41].例如,Xie等[33]使用配备XCam多光谱相机的多旋翼无人机采集了中国浙江省杭州湾南岸的多光谱影像,并结合卫星数据采用支持向量机(support vector machines, SVM)分类方法对研究区裸地和植被进行分类,根据分类结果构建模型,充分发挥了无人机在提供准确光谱信息和大尺度卫星光谱数据互补方面的优势; Hu等[42]则利用搭载在无人机上的高光谱相机,定量表征了田间尺度的土壤盐分含量和状态.近年来,热红外传感器由于技术的改进和成本的降低越来越受到关注.目前,有2种主要类型的热红外成像设备,一种是能够捕捉点或线的扫描设备,另一种是具有二维红外焦平面阵列的扫描设备.热红外成像具有非入侵、非接触和无损的优势,能够快速确定植被冠层和土壤表面的温度分布.Tian等[39]利用热红外遥感数据研究了土壤盐分胁迫对植被蒸散和生长的影响,研究发现土壤盐分越高,植被冠层覆盖率越低.另外,机载激光雷达是一种新型的主动遥感技术,其最显著的优势是能够直接获取高精度三维点云数据.乔纪纲等[43]结合激光雷达和多光谱数据,对莺歌海滨岸带进行地表信息提取,深入研究了该区域土地退化、植被分布以及湿地特征.尽管无人机在农业监测中得到广泛应用,但仍然面临一些挑战,包括续航能力、负载能力以及监测的有效性等方面的问题.此外,由于无人机搭载不同类型的相机,获取的影像通常呈现多元化和不规则的形态,需进一步借助专业软件进行特定的数据预处理和分析.未来的发展需要尽快实现轨迹飞行、数据采集和诊断填图的智能化和自动化,以更好地应对当前的挑战,并进一步促进低空遥感在农业监测中的应用[44]. ...
Individual tree detection and classification with UAV-based photogrammetric point clouds and hyperspectral imaging
1
2017
... 无人机具备携带不同传感器能力,可以在可见光、近红外和中红外波段上进行土壤盐分含量的反演,从而提高估算精度和可靠性[40-41].例如,Xie等[33]使用配备XCam多光谱相机的多旋翼无人机采集了中国浙江省杭州湾南岸的多光谱影像,并结合卫星数据采用支持向量机(support vector machines, SVM)分类方法对研究区裸地和植被进行分类,根据分类结果构建模型,充分发挥了无人机在提供准确光谱信息和大尺度卫星光谱数据互补方面的优势; Hu等[42]则利用搭载在无人机上的高光谱相机,定量表征了田间尺度的土壤盐分含量和状态.近年来,热红外传感器由于技术的改进和成本的降低越来越受到关注.目前,有2种主要类型的热红外成像设备,一种是能够捕捉点或线的扫描设备,另一种是具有二维红外焦平面阵列的扫描设备.热红外成像具有非入侵、非接触和无损的优势,能够快速确定植被冠层和土壤表面的温度分布.Tian等[39]利用热红外遥感数据研究了土壤盐分胁迫对植被蒸散和生长的影响,研究发现土壤盐分越高,植被冠层覆盖率越低.另外,机载激光雷达是一种新型的主动遥感技术,其最显著的优势是能够直接获取高精度三维点云数据.乔纪纲等[43]结合激光雷达和多光谱数据,对莺歌海滨岸带进行地表信息提取,深入研究了该区域土地退化、植被分布以及湿地特征.尽管无人机在农业监测中得到广泛应用,但仍然面临一些挑战,包括续航能力、负载能力以及监测的有效性等方面的问题.此外,由于无人机搭载不同类型的相机,获取的影像通常呈现多元化和不规则的形态,需进一步借助专业软件进行特定的数据预处理和分析.未来的发展需要尽快实现轨迹飞行、数据采集和诊断填图的智能化和自动化,以更好地应对当前的挑战,并进一步促进低空遥感在农业监测中的应用[44]. ...
Quantitative estimation of soil salinity using UAV-borne hyperspectral and satellite multispectral images
2
2019
... 无人机具备携带不同传感器能力,可以在可见光、近红外和中红外波段上进行土壤盐分含量的反演,从而提高估算精度和可靠性[40-41].例如,Xie等[33]使用配备XCam多光谱相机的多旋翼无人机采集了中国浙江省杭州湾南岸的多光谱影像,并结合卫星数据采用支持向量机(support vector machines, SVM)分类方法对研究区裸地和植被进行分类,根据分类结果构建模型,充分发挥了无人机在提供准确光谱信息和大尺度卫星光谱数据互补方面的优势; Hu等[42]则利用搭载在无人机上的高光谱相机,定量表征了田间尺度的土壤盐分含量和状态.近年来,热红外传感器由于技术的改进和成本的降低越来越受到关注.目前,有2种主要类型的热红外成像设备,一种是能够捕捉点或线的扫描设备,另一种是具有二维红外焦平面阵列的扫描设备.热红外成像具有非入侵、非接触和无损的优势,能够快速确定植被冠层和土壤表面的温度分布.Tian等[39]利用热红外遥感数据研究了土壤盐分胁迫对植被蒸散和生长的影响,研究发现土壤盐分越高,植被冠层覆盖率越低.另外,机载激光雷达是一种新型的主动遥感技术,其最显著的优势是能够直接获取高精度三维点云数据.乔纪纲等[43]结合激光雷达和多光谱数据,对莺歌海滨岸带进行地表信息提取,深入研究了该区域土地退化、植被分布以及湿地特征.尽管无人机在农业监测中得到广泛应用,但仍然面临一些挑战,包括续航能力、负载能力以及监测的有效性等方面的问题.此外,由于无人机搭载不同类型的相机,获取的影像通常呈现多元化和不规则的形态,需进一步借助专业软件进行特定的数据预处理和分析.未来的发展需要尽快实现轨迹飞行、数据采集和诊断填图的智能化和自动化,以更好地应对当前的挑战,并进一步促进低空遥感在农业监测中的应用[44]. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
基于多源遥感的莺歌海滨岸环境特征分析
1
2011
... 无人机具备携带不同传感器能力,可以在可见光、近红外和中红外波段上进行土壤盐分含量的反演,从而提高估算精度和可靠性[40-41].例如,Xie等[33]使用配备XCam多光谱相机的多旋翼无人机采集了中国浙江省杭州湾南岸的多光谱影像,并结合卫星数据采用支持向量机(support vector machines, SVM)分类方法对研究区裸地和植被进行分类,根据分类结果构建模型,充分发挥了无人机在提供准确光谱信息和大尺度卫星光谱数据互补方面的优势; Hu等[42]则利用搭载在无人机上的高光谱相机,定量表征了田间尺度的土壤盐分含量和状态.近年来,热红外传感器由于技术的改进和成本的降低越来越受到关注.目前,有2种主要类型的热红外成像设备,一种是能够捕捉点或线的扫描设备,另一种是具有二维红外焦平面阵列的扫描设备.热红外成像具有非入侵、非接触和无损的优势,能够快速确定植被冠层和土壤表面的温度分布.Tian等[39]利用热红外遥感数据研究了土壤盐分胁迫对植被蒸散和生长的影响,研究发现土壤盐分越高,植被冠层覆盖率越低.另外,机载激光雷达是一种新型的主动遥感技术,其最显著的优势是能够直接获取高精度三维点云数据.乔纪纲等[43]结合激光雷达和多光谱数据,对莺歌海滨岸带进行地表信息提取,深入研究了该区域土地退化、植被分布以及湿地特征.尽管无人机在农业监测中得到广泛应用,但仍然面临一些挑战,包括续航能力、负载能力以及监测的有效性等方面的问题.此外,由于无人机搭载不同类型的相机,获取的影像通常呈现多元化和不规则的形态,需进一步借助专业软件进行特定的数据预处理和分析.未来的发展需要尽快实现轨迹飞行、数据采集和诊断填图的智能化和自动化,以更好地应对当前的挑战,并进一步促进低空遥感在农业监测中的应用[44]. ...
基于多源遥感的莺歌海滨岸环境特征分析
1
2011
... 无人机具备携带不同传感器能力,可以在可见光、近红外和中红外波段上进行土壤盐分含量的反演,从而提高估算精度和可靠性[40-41].例如,Xie等[33]使用配备XCam多光谱相机的多旋翼无人机采集了中国浙江省杭州湾南岸的多光谱影像,并结合卫星数据采用支持向量机(support vector machines, SVM)分类方法对研究区裸地和植被进行分类,根据分类结果构建模型,充分发挥了无人机在提供准确光谱信息和大尺度卫星光谱数据互补方面的优势; Hu等[42]则利用搭载在无人机上的高光谱相机,定量表征了田间尺度的土壤盐分含量和状态.近年来,热红外传感器由于技术的改进和成本的降低越来越受到关注.目前,有2种主要类型的热红外成像设备,一种是能够捕捉点或线的扫描设备,另一种是具有二维红外焦平面阵列的扫描设备.热红外成像具有非入侵、非接触和无损的优势,能够快速确定植被冠层和土壤表面的温度分布.Tian等[39]利用热红外遥感数据研究了土壤盐分胁迫对植被蒸散和生长的影响,研究发现土壤盐分越高,植被冠层覆盖率越低.另外,机载激光雷达是一种新型的主动遥感技术,其最显著的优势是能够直接获取高精度三维点云数据.乔纪纲等[43]结合激光雷达和多光谱数据,对莺歌海滨岸带进行地表信息提取,深入研究了该区域土地退化、植被分布以及湿地特征.尽管无人机在农业监测中得到广泛应用,但仍然面临一些挑战,包括续航能力、负载能力以及监测的有效性等方面的问题.此外,由于无人机搭载不同类型的相机,获取的影像通常呈现多元化和不规则的形态,需进一步借助专业软件进行特定的数据预处理和分析.未来的发展需要尽快实现轨迹飞行、数据采集和诊断填图的智能化和自动化,以更好地应对当前的挑战,并进一步促进低空遥感在农业监测中的应用[44]. ...
A review of unmanned aerial vehicle low-altitude remote sensing (UAV-LARS) use in agricultural monitoring in China
1
2021
... 无人机具备携带不同传感器能力,可以在可见光、近红外和中红外波段上进行土壤盐分含量的反演,从而提高估算精度和可靠性[40-41].例如,Xie等[33]使用配备XCam多光谱相机的多旋翼无人机采集了中国浙江省杭州湾南岸的多光谱影像,并结合卫星数据采用支持向量机(support vector machines, SVM)分类方法对研究区裸地和植被进行分类,根据分类结果构建模型,充分发挥了无人机在提供准确光谱信息和大尺度卫星光谱数据互补方面的优势; Hu等[42]则利用搭载在无人机上的高光谱相机,定量表征了田间尺度的土壤盐分含量和状态.近年来,热红外传感器由于技术的改进和成本的降低越来越受到关注.目前,有2种主要类型的热红外成像设备,一种是能够捕捉点或线的扫描设备,另一种是具有二维红外焦平面阵列的扫描设备.热红外成像具有非入侵、非接触和无损的优势,能够快速确定植被冠层和土壤表面的温度分布.Tian等[39]利用热红外遥感数据研究了土壤盐分胁迫对植被蒸散和生长的影响,研究发现土壤盐分越高,植被冠层覆盖率越低.另外,机载激光雷达是一种新型的主动遥感技术,其最显著的优势是能够直接获取高精度三维点云数据.乔纪纲等[43]结合激光雷达和多光谱数据,对莺歌海滨岸带进行地表信息提取,深入研究了该区域土地退化、植被分布以及湿地特征.尽管无人机在农业监测中得到广泛应用,但仍然面临一些挑战,包括续航能力、负载能力以及监测的有效性等方面的问题.此外,由于无人机搭载不同类型的相机,获取的影像通常呈现多元化和不规则的形态,需进一步借助专业软件进行特定的数据预处理和分析.未来的发展需要尽快实现轨迹飞行、数据采集和诊断填图的智能化和自动化,以更好地应对当前的挑战,并进一步促进低空遥感在农业监测中的应用[44]. ...
The use of remote sensing in soil and terrain mapping: A review
1
2011
... 随着近端传感技术的不断发展,各种地面遥感平台逐渐增多.近端传感技术,如时域反射仪、大地电导率仪、地物光谱仪、荧光光谱仪(表4)等,以及光学、热红外、微波影像等技术也日益成熟,为多要素、多尺度一体化盐渍化土壤水盐信息的获取提供了新的手段[45].例如,通过采集不同深度的土壤盐分数据,可利用电磁感应仪以水平和垂直2种模式来测量不同深度土壤电导率,进而根据相关关系计算出土壤盐分含量[46].Deng等[47]以渭干河—库车河三角洲绿洲为研究区,运用电磁感应技术对典型地块的土壤电导率进行测量,以评估该地区土壤剖面中盐分的空间分布; Kahaer等[48]对野外采集的土壤样品进行了室内高光谱测量和电导率测定,通过参数筛选,建立了土壤电导率的高光谱估算模型,成功实现了土壤盐分的有效监测.电磁感应仪在评估多时空尺度下土壤盐渍化的性质、起源和演变方面得到广泛应用.Wu等[22]利用EM38-MK2电导率仪测量了伊拉克中部地区的土壤电导率,并结合卫星遥感影像建立了遥感盐分反演模型,盐分含量预测准确率达到82.6%; Wu等[11]使用SR-3500光谱仪对平罗地区的土壤样品进行反射率测量,并基于Landsat影像、理化性质以及敏感波段,建立了一种新的模型来模拟和预测研究区土壤盐渍化状况,结果表明,绿光、蓝光和近红外光与土壤盐分含量存在显著相关性.电磁能、土壤表面和盐分的物理化学特征之间的相互作用使得在干旱地区遥感监测土壤盐碱化成为可能.相对于非盐渍土,受盐渍影响的土壤在光谱的可见光和近红外区域显示出更高的光谱反射率.Xu等[49]使用ASD光谱仪测定了中国内蒙古自治区河套灌区表层的不同土壤水分和盐浓度下的反射率,利用540 nm,1 740 nm,2 010 nm和2 350 nm波段数据得到的盐分估算模型决定系数R2达到0.951. ...
塔里木河上游典型绿洲土壤水盐空间分异特征
1
2012
... 随着近端传感技术的不断发展,各种地面遥感平台逐渐增多.近端传感技术,如时域反射仪、大地电导率仪、地物光谱仪、荧光光谱仪(表4)等,以及光学、热红外、微波影像等技术也日益成熟,为多要素、多尺度一体化盐渍化土壤水盐信息的获取提供了新的手段[45].例如,通过采集不同深度的土壤盐分数据,可利用电磁感应仪以水平和垂直2种模式来测量不同深度土壤电导率,进而根据相关关系计算出土壤盐分含量[46].Deng等[47]以渭干河—库车河三角洲绿洲为研究区,运用电磁感应技术对典型地块的土壤电导率进行测量,以评估该地区土壤剖面中盐分的空间分布; Kahaer等[48]对野外采集的土壤样品进行了室内高光谱测量和电导率测定,通过参数筛选,建立了土壤电导率的高光谱估算模型,成功实现了土壤盐分的有效监测.电磁感应仪在评估多时空尺度下土壤盐渍化的性质、起源和演变方面得到广泛应用.Wu等[22]利用EM38-MK2电导率仪测量了伊拉克中部地区的土壤电导率,并结合卫星遥感影像建立了遥感盐分反演模型,盐分含量预测准确率达到82.6%; Wu等[11]使用SR-3500光谱仪对平罗地区的土壤样品进行反射率测量,并基于Landsat影像、理化性质以及敏感波段,建立了一种新的模型来模拟和预测研究区土壤盐渍化状况,结果表明,绿光、蓝光和近红外光与土壤盐分含量存在显著相关性.电磁能、土壤表面和盐分的物理化学特征之间的相互作用使得在干旱地区遥感监测土壤盐碱化成为可能.相对于非盐渍土,受盐渍影响的土壤在光谱的可见光和近红外区域显示出更高的光谱反射率.Xu等[49]使用ASD光谱仪测定了中国内蒙古自治区河套灌区表层的不同土壤水分和盐浓度下的反射率,利用540 nm,1 740 nm,2 010 nm和2 350 nm波段数据得到的盐分估算模型决定系数R2达到0.951. ...
塔里木河上游典型绿洲土壤水盐空间分异特征
1
2012
... 随着近端传感技术的不断发展,各种地面遥感平台逐渐增多.近端传感技术,如时域反射仪、大地电导率仪、地物光谱仪、荧光光谱仪(表4)等,以及光学、热红外、微波影像等技术也日益成熟,为多要素、多尺度一体化盐渍化土壤水盐信息的获取提供了新的手段[45].例如,通过采集不同深度的土壤盐分数据,可利用电磁感应仪以水平和垂直2种模式来测量不同深度土壤电导率,进而根据相关关系计算出土壤盐分含量[46].Deng等[47]以渭干河—库车河三角洲绿洲为研究区,运用电磁感应技术对典型地块的土壤电导率进行测量,以评估该地区土壤剖面中盐分的空间分布; Kahaer等[48]对野外采集的土壤样品进行了室内高光谱测量和电导率测定,通过参数筛选,建立了土壤电导率的高光谱估算模型,成功实现了土壤盐分的有效监测.电磁感应仪在评估多时空尺度下土壤盐渍化的性质、起源和演变方面得到广泛应用.Wu等[22]利用EM38-MK2电导率仪测量了伊拉克中部地区的土壤电导率,并结合卫星遥感影像建立了遥感盐分反演模型,盐分含量预测准确率达到82.6%; Wu等[11]使用SR-3500光谱仪对平罗地区的土壤样品进行反射率测量,并基于Landsat影像、理化性质以及敏感波段,建立了一种新的模型来模拟和预测研究区土壤盐渍化状况,结果表明,绿光、蓝光和近红外光与土壤盐分含量存在显著相关性.电磁能、土壤表面和盐分的物理化学特征之间的相互作用使得在干旱地区遥感监测土壤盐碱化成为可能.相对于非盐渍土,受盐渍影响的土壤在光谱的可见光和近红外区域显示出更高的光谱反射率.Xu等[49]使用ASD光谱仪测定了中国内蒙古自治区河套灌区表层的不同土壤水分和盐浓度下的反射率,利用540 nm,1 740 nm,2 010 nm和2 350 nm波段数据得到的盐分估算模型决定系数R2达到0.951. ...
Modeling of the spatial distribution of soil profile salinity based on the electromagnetic induction technique
1
2016
... 随着近端传感技术的不断发展,各种地面遥感平台逐渐增多.近端传感技术,如时域反射仪、大地电导率仪、地物光谱仪、荧光光谱仪(表4)等,以及光学、热红外、微波影像等技术也日益成熟,为多要素、多尺度一体化盐渍化土壤水盐信息的获取提供了新的手段[45].例如,通过采集不同深度的土壤盐分数据,可利用电磁感应仪以水平和垂直2种模式来测量不同深度土壤电导率,进而根据相关关系计算出土壤盐分含量[46].Deng等[47]以渭干河—库车河三角洲绿洲为研究区,运用电磁感应技术对典型地块的土壤电导率进行测量,以评估该地区土壤剖面中盐分的空间分布; Kahaer等[48]对野外采集的土壤样品进行了室内高光谱测量和电导率测定,通过参数筛选,建立了土壤电导率的高光谱估算模型,成功实现了土壤盐分的有效监测.电磁感应仪在评估多时空尺度下土壤盐渍化的性质、起源和演变方面得到广泛应用.Wu等[22]利用EM38-MK2电导率仪测量了伊拉克中部地区的土壤电导率,并结合卫星遥感影像建立了遥感盐分反演模型,盐分含量预测准确率达到82.6%; Wu等[11]使用SR-3500光谱仪对平罗地区的土壤样品进行反射率测量,并基于Landsat影像、理化性质以及敏感波段,建立了一种新的模型来模拟和预测研究区土壤盐渍化状况,结果表明,绿光、蓝光和近红外光与土壤盐分含量存在显著相关性.电磁能、土壤表面和盐分的物理化学特征之间的相互作用使得在干旱地区遥感监测土壤盐碱化成为可能.相对于非盐渍土,受盐渍影响的土壤在光谱的可见光和近红外区域显示出更高的光谱反射率.Xu等[49]使用ASD光谱仪测定了中国内蒙古自治区河套灌区表层的不同土壤水分和盐浓度下的反射率,利用540 nm,1 740 nm,2 010 nm和2 350 nm波段数据得到的盐分估算模型决定系数R2达到0.951. ...
Hyperspectral estimation of soil electrical conductivity based on fractional order differentially optimised spectral indices
1
2019
... 随着近端传感技术的不断发展,各种地面遥感平台逐渐增多.近端传感技术,如时域反射仪、大地电导率仪、地物光谱仪、荧光光谱仪(表4)等,以及光学、热红外、微波影像等技术也日益成熟,为多要素、多尺度一体化盐渍化土壤水盐信息的获取提供了新的手段[45].例如,通过采集不同深度的土壤盐分数据,可利用电磁感应仪以水平和垂直2种模式来测量不同深度土壤电导率,进而根据相关关系计算出土壤盐分含量[46].Deng等[47]以渭干河—库车河三角洲绿洲为研究区,运用电磁感应技术对典型地块的土壤电导率进行测量,以评估该地区土壤剖面中盐分的空间分布; Kahaer等[48]对野外采集的土壤样品进行了室内高光谱测量和电导率测定,通过参数筛选,建立了土壤电导率的高光谱估算模型,成功实现了土壤盐分的有效监测.电磁感应仪在评估多时空尺度下土壤盐渍化的性质、起源和演变方面得到广泛应用.Wu等[22]利用EM38-MK2电导率仪测量了伊拉克中部地区的土壤电导率,并结合卫星遥感影像建立了遥感盐分反演模型,盐分含量预测准确率达到82.6%; Wu等[11]使用SR-3500光谱仪对平罗地区的土壤样品进行反射率测量,并基于Landsat影像、理化性质以及敏感波段,建立了一种新的模型来模拟和预测研究区土壤盐渍化状况,结果表明,绿光、蓝光和近红外光与土壤盐分含量存在显著相关性.电磁能、土壤表面和盐分的物理化学特征之间的相互作用使得在干旱地区遥感监测土壤盐碱化成为可能.相对于非盐渍土,受盐渍影响的土壤在光谱的可见光和近红外区域显示出更高的光谱反射率.Xu等[49]使用ASD光谱仪测定了中国内蒙古自治区河套灌区表层的不同土壤水分和盐浓度下的反射率,利用540 nm,1 740 nm,2 010 nm和2 350 nm波段数据得到的盐分估算模型决定系数R2达到0.951. ...
Prediction of soil moisture content and soil salt concentration from hyperspectral laboratory and field data
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2016
... 随着近端传感技术的不断发展,各种地面遥感平台逐渐增多.近端传感技术,如时域反射仪、大地电导率仪、地物光谱仪、荧光光谱仪(表4)等,以及光学、热红外、微波影像等技术也日益成熟,为多要素、多尺度一体化盐渍化土壤水盐信息的获取提供了新的手段[45].例如,通过采集不同深度的土壤盐分数据,可利用电磁感应仪以水平和垂直2种模式来测量不同深度土壤电导率,进而根据相关关系计算出土壤盐分含量[46].Deng等[47]以渭干河—库车河三角洲绿洲为研究区,运用电磁感应技术对典型地块的土壤电导率进行测量,以评估该地区土壤剖面中盐分的空间分布; Kahaer等[48]对野外采集的土壤样品进行了室内高光谱测量和电导率测定,通过参数筛选,建立了土壤电导率的高光谱估算模型,成功实现了土壤盐分的有效监测.电磁感应仪在评估多时空尺度下土壤盐渍化的性质、起源和演变方面得到广泛应用.Wu等[22]利用EM38-MK2电导率仪测量了伊拉克中部地区的土壤电导率,并结合卫星遥感影像建立了遥感盐分反演模型,盐分含量预测准确率达到82.6%; Wu等[11]使用SR-3500光谱仪对平罗地区的土壤样品进行反射率测量,并基于Landsat影像、理化性质以及敏感波段,建立了一种新的模型来模拟和预测研究区土壤盐渍化状况,结果表明,绿光、蓝光和近红外光与土壤盐分含量存在显著相关性.电磁能、土壤表面和盐分的物理化学特征之间的相互作用使得在干旱地区遥感监测土壤盐碱化成为可能.相对于非盐渍土,受盐渍影响的土壤在光谱的可见光和近红外区域显示出更高的光谱反射率.Xu等[49]使用ASD光谱仪测定了中国内蒙古自治区河套灌区表层的不同土壤水分和盐浓度下的反射率,利用540 nm,1 740 nm,2 010 nm和2 350 nm波段数据得到的盐分估算模型决定系数R2达到0.951. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
干旱区典型盐碱土壤含盐量估算的最佳高光谱指数研究
1
2012
... 土壤盐渍化的反演方法主要包括直接方法和间接方法2种.直接方法是指从遥感影像中直接对盐渍化土壤进行解译.由于盐分积累,土壤表层形成盐壳或盐皮,在地表呈现浅色或灰白色.遥感影像中的部分可见光和近红外波段数据对土壤盐分变化较为敏感,通过将其与土壤盐分含量关联构建土壤盐度指数,可以有效监测裸地土壤的盐渍化状况[50].间接方法主要通过植被特征、土壤温度、土壤水分和土壤理化性质等间接反演土壤盐渍化特征.受盐胁迫的植物会在形态上发生变化(如叶绿素、干物质和叶面积指数等),在光谱上呈现出不同的响应特征,可以提取此类特征作为特征参量建立其与土壤盐分含量之间的关系. ...
干旱区典型盐碱土壤含盐量估算的最佳高光谱指数研究
1
2012
... 土壤盐渍化的反演方法主要包括直接方法和间接方法2种.直接方法是指从遥感影像中直接对盐渍化土壤进行解译.由于盐分积累,土壤表层形成盐壳或盐皮,在地表呈现浅色或灰白色.遥感影像中的部分可见光和近红外波段数据对土壤盐分变化较为敏感,通过将其与土壤盐分含量关联构建土壤盐度指数,可以有效监测裸地土壤的盐渍化状况[50].间接方法主要通过植被特征、土壤温度、土壤水分和土壤理化性质等间接反演土壤盐渍化特征.受盐胁迫的植物会在形态上发生变化(如叶绿素、干物质和叶面积指数等),在光谱上呈现出不同的响应特征,可以提取此类特征作为特征参量建立其与土壤盐分含量之间的关系. ...
Estimating soil salinity in the Yellow River Delta,Eastern China: An integrated approach using spectral and terrain indices with the generalized additive model
6
2016
... Commonly used spectral indices calculation formulas
Tab.5 特征参量 | 变量名称 | 公式① | 参考文献 |
盐分 指数 | 盐分指数(salinity index, SI) | | [9] |
盐分指数(SI1) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI2) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI3) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI6) | | [52] |
盐分指数(SI7) | | [53] |
亮度指数(brightness index, BI) | | [51,54] |
归一化盐分指数(normalized salinity index, NDSI) | | [55] |
盐分指数(salinity index,SI-T) | | [56] |
强度指数(intensity index, INT1) | | [51,57] |
植被 指数 | 土壤调节植被指数(soil-adjusted vegetation index, SAVI) | | [17,58] |
归一化植被指数(normalized vegetation index, NDVI) | | [16,17 59] |
重整化差异植被指数(renormalize differential vegetation index, RDVI) | | [60] |
绿色归一化差分植被指数(green normalized differential vegetation index, GNDVI) | | [60] |
三角植被指数(triangular vegetation index, TVI) | | [60] |
差值植被指数(differential vegetation index, DVI) | | [16,17] |
归一化差值绿色指数(normalized difference green index, NDGI) | | [61] |
增强化归一植被指数(enhanced normalized differential vegetation index, ENDVI) | | [11] |
水分 指数 | 水分指数(water index, WI) | | [10] |
归一化水分指数(normalized differential water index, NDWI) | | [15,62] |
温度 | 温度植被干旱指数(temperature vegetation drought index, TVDI) | | [63] |
植被温度条件指数(vegetation temperature condition index, VTCI) | | [64] |
① B,R,G,NIR,SWIR和SWIR2分别为蓝光、红光、绿光、近红外和短波红外波段反射率; L为常数(通常取值为1); TS为地表温度; 和 分别为TS的最大值和最小值; LSTNDVI为NDVI像素值的地表温度; 和 分别为LSTNDVI的最大值和最小值. ...
... [17,
5152]
盐分指数(SI3) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI6) | | [52] |
盐分指数(SI7) | | [53] |
亮度指数(brightness index, BI) | | [51,54] |
归一化盐分指数(normalized salinity index, NDSI) | | [55] |
盐分指数(salinity index,SI-T) | | [56] |
强度指数(intensity index, INT1) | | [51,57] |
植被 指数 | 土壤调节植被指数(soil-adjusted vegetation index, SAVI) | | [17,58] |
归一化植被指数(normalized vegetation index, NDVI) | | [16,17 59] |
重整化差异植被指数(renormalize differential vegetation index, RDVI) | | [60] |
绿色归一化差分植被指数(green normalized differential vegetation index, GNDVI) | | [60] |
三角植被指数(triangular vegetation index, TVI) | | [60] |
差值植被指数(differential vegetation index, DVI) | | [16,17] |
归一化差值绿色指数(normalized difference green index, NDGI) | | [61] |
增强化归一植被指数(enhanced normalized differential vegetation index, ENDVI) | | [11] |
水分 指数 | 水分指数(water index, WI) | | [10] |
归一化水分指数(normalized differential water index, NDWI) | | [15,62] |
温度 | 温度植被干旱指数(temperature vegetation drought index, TVDI) | | [63] |
植被温度条件指数(vegetation temperature condition index, VTCI) | | [64] |
① B,R,G,NIR,SWIR和SWIR2分别为蓝光、红光、绿光、近红外和短波红外波段反射率; L为常数(通常取值为1); TS为地表温度; 和 分别为TS的最大值和最小值; LSTNDVI为NDVI像素值的地表温度; 和 分别为LSTNDVI的最大值和最小值. ...
... [17,
5152]
盐分指数(SI6) | | [52] |
盐分指数(SI7) | | [53] |
亮度指数(brightness index, BI) | | [51,54] |
归一化盐分指数(normalized salinity index, NDSI) | | [55] |
盐分指数(salinity index,SI-T) | | [56] |
强度指数(intensity index, INT1) | | [51,57] |
植被 指数 | 土壤调节植被指数(soil-adjusted vegetation index, SAVI) | | [17,58] |
归一化植被指数(normalized vegetation index, NDVI) | | [16,17 59] |
重整化差异植被指数(renormalize differential vegetation index, RDVI) | | [60] |
绿色归一化差分植被指数(green normalized differential vegetation index, GNDVI) | | [60] |
三角植被指数(triangular vegetation index, TVI) | | [60] |
差值植被指数(differential vegetation index, DVI) | | [16,17] |
归一化差值绿色指数(normalized difference green index, NDGI) | | [61] |
增强化归一植被指数(enhanced normalized differential vegetation index, ENDVI) | | [11] |
水分 指数 | 水分指数(water index, WI) | | [10] |
归一化水分指数(normalized differential water index, NDWI) | | [15,62] |
温度 | 温度植被干旱指数(temperature vegetation drought index, TVDI) | | [63] |
植被温度条件指数(vegetation temperature condition index, VTCI) | | [64] |
① B,R,G,NIR,SWIR和SWIR2分别为蓝光、红光、绿光、近红外和短波红外波段反射率; L为常数(通常取值为1); TS为地表温度; 和 分别为TS的最大值和最小值; LSTNDVI为NDVI像素值的地表温度; 和 分别为LSTNDVI的最大值和最小值. ...
... [
51,
54]
归一化盐分指数(normalized salinity index, NDSI) | | [55] |
盐分指数(salinity index,SI-T) | | [56] |
强度指数(intensity index, INT1) | | [51,57] |
植被 指数 | 土壤调节植被指数(soil-adjusted vegetation index, SAVI) | | [17,58] |
归一化植被指数(normalized vegetation index, NDVI) | | [16,17 59] |
重整化差异植被指数(renormalize differential vegetation index, RDVI) | | [60] |
绿色归一化差分植被指数(green normalized differential vegetation index, GNDVI) | | [60] |
三角植被指数(triangular vegetation index, TVI) | | [60] |
差值植被指数(differential vegetation index, DVI) | | [16,17] |
归一化差值绿色指数(normalized difference green index, NDGI) | | [61] |
增强化归一植被指数(enhanced normalized differential vegetation index, ENDVI) | | [11] |
水分 指数 | 水分指数(water index, WI) | | [10] |
归一化水分指数(normalized differential water index, NDWI) | | [15,62] |
温度 | 温度植被干旱指数(temperature vegetation drought index, TVDI) | | [63] |
植被温度条件指数(vegetation temperature condition index, VTCI) | | [64] |
① B,R,G,NIR,SWIR和SWIR2分别为蓝光、红光、绿光、近红外和短波红外波段反射率; L为常数(通常取值为1); TS为地表温度; 和 分别为TS的最大值和最小值; LSTNDVI为NDVI像素值的地表温度; 和 分别为LSTNDVI的最大值和最小值. ...
... [
51,
57]
植被 指数 | 土壤调节植被指数(soil-adjusted vegetation index, SAVI) | | [17,58] |
归一化植被指数(normalized vegetation index, NDVI) | | [16,17 59] |
重整化差异植被指数(renormalize differential vegetation index, RDVI) | | [60] |
绿色归一化差分植被指数(green normalized differential vegetation index, GNDVI) | | [60] |
三角植被指数(triangular vegetation index, TVI) | | [60] |
差值植被指数(differential vegetation index, DVI) | | [16,17] |
归一化差值绿色指数(normalized difference green index, NDGI) | | [61] |
增强化归一植被指数(enhanced normalized differential vegetation index, ENDVI) | | [11] |
水分 指数 | 水分指数(water index, WI) | | [10] |
归一化水分指数(normalized differential water index, NDWI) | | [15,62] |
温度 | 温度植被干旱指数(temperature vegetation drought index, TVDI) | | [63] |
植被温度条件指数(vegetation temperature condition index, VTCI) | | [64] |
① B,R,G,NIR,SWIR和SWIR2分别为蓝光、红光、绿光、近红外和短波红外波段反射率; L为常数(通常取值为1); TS为地表温度; 和 分别为TS的最大值和最小值; LSTNDVI为NDVI像素值的地表温度; 和 分别为LSTNDVI的最大值和最小值. ...
... 4)土壤理化性质.土壤质地也是影响土壤盐分含量的重要因素之一.地表粗糙度变化导致光影区域分布发生变化,进而改变土壤的光学反射特性.土壤团聚体的大小和形状也影响反射特性,直径膨胀的土壤骨料会减少反射,而光滑平坦的表面则反射率更高.此外,土壤有机质含量和矿物质成分同样影响光谱反射.Howari等[75]研究了不同类型的盐分结皮的光谱反射和吸收特征,揭示了其光谱响应差异,并明确了土壤颗粒大小对光谱反射曲线的影响; Song等[51]基于光谱和地形指数与广义可加模型的综合方法对中国黄河三角洲地区的土壤盐分进行了估算. ...
Characterizing soil salinity in irrigated agriculture using a remote sensing approach
2
2013
... Commonly used spectral indices calculation formulas
Tab.5 特征参量 | 变量名称 | 公式① | 参考文献 |
盐分 指数 | 盐分指数(salinity index, SI) | | [9] |
盐分指数(SI1) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI2) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI3) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI6) | | [52] |
盐分指数(SI7) | | [53] |
亮度指数(brightness index, BI) | | [51,54] |
归一化盐分指数(normalized salinity index, NDSI) | | [55] |
盐分指数(salinity index,SI-T) | | [56] |
强度指数(intensity index, INT1) | | [51,57] |
植被 指数 | 土壤调节植被指数(soil-adjusted vegetation index, SAVI) | | [17,58] |
归一化植被指数(normalized vegetation index, NDVI) | | [16,17 59] |
重整化差异植被指数(renormalize differential vegetation index, RDVI) | | [60] |
绿色归一化差分植被指数(green normalized differential vegetation index, GNDVI) | | [60] |
三角植被指数(triangular vegetation index, TVI) | | [60] |
差值植被指数(differential vegetation index, DVI) | | [16,17] |
归一化差值绿色指数(normalized difference green index, NDGI) | | [61] |
增强化归一植被指数(enhanced normalized differential vegetation index, ENDVI) | | [11] |
水分 指数 | 水分指数(water index, WI) | | [10] |
归一化水分指数(normalized differential water index, NDWI) | | [15,62] |
温度 | 温度植被干旱指数(temperature vegetation drought index, TVDI) | | [63] |
植被温度条件指数(vegetation temperature condition index, VTCI) | | [64] |
① B,R,G,NIR,SWIR和SWIR2分别为蓝光、红光、绿光、近红外和短波红外波段反射率; L为常数(通常取值为1); TS为地表温度; 和 分别为TS的最大值和最小值; LSTNDVI为NDVI像素值的地表温度; 和 分别为LSTNDVI的最大值和最小值. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
基于Landsat系列数据的盐分指数和植被指数对土壤盐度变异性的响应分析——以新疆天山南北典型绿洲为例
2
2017
... Commonly used spectral indices calculation formulas
Tab.5 特征参量 | 变量名称 | 公式① | 参考文献 |
盐分 指数 | 盐分指数(salinity index, SI) | | [9] |
盐分指数(SI1) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI2) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI3) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI6) | | [52] |
盐分指数(SI7) | | [53] |
亮度指数(brightness index, BI) | | [51,54] |
归一化盐分指数(normalized salinity index, NDSI) | | [55] |
盐分指数(salinity index,SI-T) | | [56] |
强度指数(intensity index, INT1) | | [51,57] |
植被 指数 | 土壤调节植被指数(soil-adjusted vegetation index, SAVI) | | [17,58] |
归一化植被指数(normalized vegetation index, NDVI) | | [16,17 59] |
重整化差异植被指数(renormalize differential vegetation index, RDVI) | | [60] |
绿色归一化差分植被指数(green normalized differential vegetation index, GNDVI) | | [60] |
三角植被指数(triangular vegetation index, TVI) | | [60] |
差值植被指数(differential vegetation index, DVI) | | [16,17] |
归一化差值绿色指数(normalized difference green index, NDGI) | | [61] |
增强化归一植被指数(enhanced normalized differential vegetation index, ENDVI) | | [11] |
水分 指数 | 水分指数(water index, WI) | | [10] |
归一化水分指数(normalized differential water index, NDWI) | | [15,62] |
温度 | 温度植被干旱指数(temperature vegetation drought index, TVDI) | | [63] |
植被温度条件指数(vegetation temperature condition index, VTCI) | | [64] |
① B,R,G,NIR,SWIR和SWIR2分别为蓝光、红光、绿光、近红外和短波红外波段反射率; L为常数(通常取值为1); TS为地表温度; 和 分别为TS的最大值和最小值; LSTNDVI为NDVI像素值的地表温度; 和 分别为LSTNDVI的最大值和最小值. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
基于Landsat系列数据的盐分指数和植被指数对土壤盐度变异性的响应分析——以新疆天山南北典型绿洲为例
2
2017
... Commonly used spectral indices calculation formulas
Tab.5 特征参量 | 变量名称 | 公式① | 参考文献 |
盐分 指数 | 盐分指数(salinity index, SI) | | [9] |
盐分指数(SI1) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI2) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI3) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI6) | | [52] |
盐分指数(SI7) | | [53] |
亮度指数(brightness index, BI) | | [51,54] |
归一化盐分指数(normalized salinity index, NDSI) | | [55] |
盐分指数(salinity index,SI-T) | | [56] |
强度指数(intensity index, INT1) | | [51,57] |
植被 指数 | 土壤调节植被指数(soil-adjusted vegetation index, SAVI) | | [17,58] |
归一化植被指数(normalized vegetation index, NDVI) | | [16,17 59] |
重整化差异植被指数(renormalize differential vegetation index, RDVI) | | [60] |
绿色归一化差分植被指数(green normalized differential vegetation index, GNDVI) | | [60] |
三角植被指数(triangular vegetation index, TVI) | | [60] |
差值植被指数(differential vegetation index, DVI) | | [16,17] |
归一化差值绿色指数(normalized difference green index, NDGI) | | [61] |
增强化归一植被指数(enhanced normalized differential vegetation index, ENDVI) | | [11] |
水分 指数 | 水分指数(water index, WI) | | [10] |
归一化水分指数(normalized differential water index, NDWI) | | [15,62] |
温度 | 温度植被干旱指数(temperature vegetation drought index, TVDI) | | [63] |
植被温度条件指数(vegetation temperature condition index, VTCI) | | [64] |
① B,R,G,NIR,SWIR和SWIR2分别为蓝光、红光、绿光、近红外和短波红外波段反射率; L为常数(通常取值为1); TS为地表温度; 和 分别为TS的最大值和最小值; LSTNDVI为NDVI像素值的地表温度; 和 分别为LSTNDVI的最大值和最小值. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
基于光谱指数优选的土壤盐分定量光谱估测
1
2018
... Commonly used spectral indices calculation formulas
Tab.5 特征参量 | 变量名称 | 公式① | 参考文献 |
盐分 指数 | 盐分指数(salinity index, SI) | | [9] |
盐分指数(SI1) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI2) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI3) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI6) | | [52] |
盐分指数(SI7) | | [53] |
亮度指数(brightness index, BI) | | [51,54] |
归一化盐分指数(normalized salinity index, NDSI) | | [55] |
盐分指数(salinity index,SI-T) | | [56] |
强度指数(intensity index, INT1) | | [51,57] |
植被 指数 | 土壤调节植被指数(soil-adjusted vegetation index, SAVI) | | [17,58] |
归一化植被指数(normalized vegetation index, NDVI) | | [16,17 59] |
重整化差异植被指数(renormalize differential vegetation index, RDVI) | | [60] |
绿色归一化差分植被指数(green normalized differential vegetation index, GNDVI) | | [60] |
三角植被指数(triangular vegetation index, TVI) | | [60] |
差值植被指数(differential vegetation index, DVI) | | [16,17] |
归一化差值绿色指数(normalized difference green index, NDGI) | | [61] |
增强化归一植被指数(enhanced normalized differential vegetation index, ENDVI) | | [11] |
水分 指数 | 水分指数(water index, WI) | | [10] |
归一化水分指数(normalized differential water index, NDWI) | | [15,62] |
温度 | 温度植被干旱指数(temperature vegetation drought index, TVDI) | | [63] |
植被温度条件指数(vegetation temperature condition index, VTCI) | | [64] |
① B,R,G,NIR,SWIR和SWIR2分别为蓝光、红光、绿光、近红外和短波红外波段反射率; L为常数(通常取值为1); TS为地表温度; 和 分别为TS的最大值和最小值; LSTNDVI为NDVI像素值的地表温度; 和 分别为LSTNDVI的最大值和最小值. ...
基于光谱指数优选的土壤盐分定量光谱估测
1
2018
... Commonly used spectral indices calculation formulas
Tab.5 特征参量 | 变量名称 | 公式① | 参考文献 |
盐分 指数 | 盐分指数(salinity index, SI) | | [9] |
盐分指数(SI1) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI2) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI3) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI6) | | [52] |
盐分指数(SI7) | | [53] |
亮度指数(brightness index, BI) | | [51,54] |
归一化盐分指数(normalized salinity index, NDSI) | | [55] |
盐分指数(salinity index,SI-T) | | [56] |
强度指数(intensity index, INT1) | | [51,57] |
植被 指数 | 土壤调节植被指数(soil-adjusted vegetation index, SAVI) | | [17,58] |
归一化植被指数(normalized vegetation index, NDVI) | | [16,17 59] |
重整化差异植被指数(renormalize differential vegetation index, RDVI) | | [60] |
绿色归一化差分植被指数(green normalized differential vegetation index, GNDVI) | | [60] |
三角植被指数(triangular vegetation index, TVI) | | [60] |
差值植被指数(differential vegetation index, DVI) | | [16,17] |
归一化差值绿色指数(normalized difference green index, NDGI) | | [61] |
增强化归一植被指数(enhanced normalized differential vegetation index, ENDVI) | | [11] |
水分 指数 | 水分指数(water index, WI) | | [10] |
归一化水分指数(normalized differential water index, NDWI) | | [15,62] |
温度 | 温度植被干旱指数(temperature vegetation drought index, TVDI) | | [63] |
植被温度条件指数(vegetation temperature condition index, VTCI) | | [64] |
① B,R,G,NIR,SWIR和SWIR2分别为蓝光、红光、绿光、近红外和短波红外波段反射率; L为常数(通常取值为1); TS为地表温度; 和 分别为TS的最大值和最小值; LSTNDVI为NDVI像素值的地表温度; 和 分别为LSTNDVI的最大值和最小值. ...
Mapping salt-affected soils using remote sensing indicators:A simple approach with the use of GIS IDRISI
2
2001
... Commonly used spectral indices calculation formulas
Tab.5 特征参量 | 变量名称 | 公式① | 参考文献 |
盐分 指数 | 盐分指数(salinity index, SI) | | [9] |
盐分指数(SI1) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI2) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI3) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI6) | | [52] |
盐分指数(SI7) | | [53] |
亮度指数(brightness index, BI) | | [51,54] |
归一化盐分指数(normalized salinity index, NDSI) | | [55] |
盐分指数(salinity index,SI-T) | | [56] |
强度指数(intensity index, INT1) | | [51,57] |
植被 指数 | 土壤调节植被指数(soil-adjusted vegetation index, SAVI) | | [17,58] |
归一化植被指数(normalized vegetation index, NDVI) | | [16,17 59] |
重整化差异植被指数(renormalize differential vegetation index, RDVI) | | [60] |
绿色归一化差分植被指数(green normalized differential vegetation index, GNDVI) | | [60] |
三角植被指数(triangular vegetation index, TVI) | | [60] |
差值植被指数(differential vegetation index, DVI) | | [16,17] |
归一化差值绿色指数(normalized difference green index, NDGI) | | [61] |
增强化归一植被指数(enhanced normalized differential vegetation index, ENDVI) | | [11] |
水分 指数 | 水分指数(water index, WI) | | [10] |
归一化水分指数(normalized differential water index, NDWI) | | [15,62] |
温度 | 温度植被干旱指数(temperature vegetation drought index, TVDI) | | [63] |
植被温度条件指数(vegetation temperature condition index, VTCI) | | [64] |
① B,R,G,NIR,SWIR和SWIR2分别为蓝光、红光、绿光、近红外和短波红外波段反射率; L为常数(通常取值为1); TS为地表温度; 和 分别为TS的最大值和最小值; LSTNDVI为NDVI像素值的地表温度; 和 分别为LSTNDVI的最大值和最小值. ...
... 1)光谱特征参数.光谱特征参数是指在一定波长范围内的光谱数据中,通过对光谱曲线进行分析和计算获得的描述性指标.这些参数可以用来表征不同物质或对象的光谱特性,包括反射率、吸收率、辐射亮度等.土壤盐分会对土壤表面的反射率产生影响,盐渍化土壤在光谱的可见光和近红外区域呈现出比非盐渍化土壤更高的光谱响应[65].Sidike等[66]采用偏最小二乘回归方法筛选了土壤盐分敏感波段,研究结果表明近红外波段对土壤盐分的光谱响应最为显著; Fan等[67]通过统计分析方法证实土壤盐分与NIR和SWIR波段的相关性更高; Zhang等[68]通过原始反射率相关图、一阶导数光谱相关图和偏最小二乘回归分析,发现395~410 nm,483~507 nm,632~697 nm,731~762 nm,812~868 nm,884~909 nm和918~930 nm波长是土壤盐分的敏感光谱波段.此外,有学者提出采用NDSI结合遥感影像可实现盐渍土区域监测[55].Abdullah等[69]通过主成分分析(principal component analysis, PCA)构建了基于5个盐度指数和11个环境变量的土壤盐分估算模型,并利用土壤调查和土地覆盖图的地面土壤盐分预测值评估模型的预测精度.同时,Khan等[70]研究表明,BI,NDSI和SI等指数在估算巴基斯坦旁遮普省中部土壤盐分方面表现出较好的有效性. ...
Spatial modeling of soil alkalinity in GIS environment using IRS data
1
1997
... Commonly used spectral indices calculation formulas
Tab.5 特征参量 | 变量名称 | 公式① | 参考文献 |
盐分 指数 | 盐分指数(salinity index, SI) | | [9] |
盐分指数(SI1) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI2) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI3) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI6) | | [52] |
盐分指数(SI7) | | [53] |
亮度指数(brightness index, BI) | | [51,54] |
归一化盐分指数(normalized salinity index, NDSI) | | [55] |
盐分指数(salinity index,SI-T) | | [56] |
强度指数(intensity index, INT1) | | [51,57] |
植被 指数 | 土壤调节植被指数(soil-adjusted vegetation index, SAVI) | | [17,58] |
归一化植被指数(normalized vegetation index, NDVI) | | [16,17 59] |
重整化差异植被指数(renormalize differential vegetation index, RDVI) | | [60] |
绿色归一化差分植被指数(green normalized differential vegetation index, GNDVI) | | [60] |
三角植被指数(triangular vegetation index, TVI) | | [60] |
差值植被指数(differential vegetation index, DVI) | | [16,17] |
归一化差值绿色指数(normalized difference green index, NDGI) | | [61] |
增强化归一植被指数(enhanced normalized differential vegetation index, ENDVI) | | [11] |
水分 指数 | 水分指数(water index, WI) | | [10] |
归一化水分指数(normalized differential water index, NDWI) | | [15,62] |
温度 | 温度植被干旱指数(temperature vegetation drought index, TVDI) | | [63] |
植被温度条件指数(vegetation temperature condition index, VTCI) | | [64] |
① B,R,G,NIR,SWIR和SWIR2分别为蓝光、红光、绿光、近红外和短波红外波段反射率; L为常数(通常取值为1); TS为地表温度; 和 分别为TS的最大值和最小值; LSTNDVI为NDVI像素值的地表温度; 和 分别为LSTNDVI的最大值和最小值. ...
Modeling of soil salinity within a semi-arid region using spectral analysis
2
2015
... Commonly used spectral indices calculation formulas
Tab.5 特征参量 | 变量名称 | 公式① | 参考文献 |
盐分 指数 | 盐分指数(salinity index, SI) | | [9] |
盐分指数(SI1) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI2) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI3) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI6) | | [52] |
盐分指数(SI7) | | [53] |
亮度指数(brightness index, BI) | | [51,54] |
归一化盐分指数(normalized salinity index, NDSI) | | [55] |
盐分指数(salinity index,SI-T) | | [56] |
强度指数(intensity index, INT1) | | [51,57] |
植被 指数 | 土壤调节植被指数(soil-adjusted vegetation index, SAVI) | | [17,58] |
归一化植被指数(normalized vegetation index, NDVI) | | [16,17 59] |
重整化差异植被指数(renormalize differential vegetation index, RDVI) | | [60] |
绿色归一化差分植被指数(green normalized differential vegetation index, GNDVI) | | [60] |
三角植被指数(triangular vegetation index, TVI) | | [60] |
差值植被指数(differential vegetation index, DVI) | | [16,17] |
归一化差值绿色指数(normalized difference green index, NDGI) | | [61] |
增强化归一植被指数(enhanced normalized differential vegetation index, ENDVI) | | [11] |
水分 指数 | 水分指数(water index, WI) | | [10] |
归一化水分指数(normalized differential water index, NDWI) | | [15,62] |
温度 | 温度植被干旱指数(temperature vegetation drought index, TVDI) | | [63] |
植被温度条件指数(vegetation temperature condition index, VTCI) | | [64] |
① B,R,G,NIR,SWIR和SWIR2分别为蓝光、红光、绿光、近红外和短波红外波段反射率; L为常数(通常取值为1); TS为地表温度; 和 分别为TS的最大值和最小值; LSTNDVI为NDVI像素值的地表温度; 和 分别为LSTNDVI的最大值和最小值. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
A soil-adjusted vegetation index (SAVI)
1
1988
... Commonly used spectral indices calculation formulas
Tab.5 特征参量 | 变量名称 | 公式① | 参考文献 |
盐分 指数 | 盐分指数(salinity index, SI) | | [9] |
盐分指数(SI1) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI2) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI3) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI6) | | [52] |
盐分指数(SI7) | | [53] |
亮度指数(brightness index, BI) | | [51,54] |
归一化盐分指数(normalized salinity index, NDSI) | | [55] |
盐分指数(salinity index,SI-T) | | [56] |
强度指数(intensity index, INT1) | | [51,57] |
植被 指数 | 土壤调节植被指数(soil-adjusted vegetation index, SAVI) | | [17,58] |
归一化植被指数(normalized vegetation index, NDVI) | | [16,17 59] |
重整化差异植被指数(renormalize differential vegetation index, RDVI) | | [60] |
绿色归一化差分植被指数(green normalized differential vegetation index, GNDVI) | | [60] |
三角植被指数(triangular vegetation index, TVI) | | [60] |
差值植被指数(differential vegetation index, DVI) | | [16,17] |
归一化差值绿色指数(normalized difference green index, NDGI) | | [61] |
增强化归一植被指数(enhanced normalized differential vegetation index, ENDVI) | | [11] |
水分 指数 | 水分指数(water index, WI) | | [10] |
归一化水分指数(normalized differential water index, NDWI) | | [15,62] |
温度 | 温度植被干旱指数(temperature vegetation drought index, TVDI) | | [63] |
植被温度条件指数(vegetation temperature condition index, VTCI) | | [64] |
① B,R,G,NIR,SWIR和SWIR2分别为蓝光、红光、绿光、近红外和短波红外波段反射率; L为常数(通常取值为1); TS为地表温度; 和 分别为TS的最大值和最小值; LSTNDVI为NDVI像素值的地表温度; 和 分别为LSTNDVI的最大值和最小值. ...
Satellite thermography for soil salinity assessment of cropped areas in Uzbekistan
2
2017
... 3)热红外辐射.土壤盐分会改变土壤表面的热红外辐射特征,进而影响热红外辐射亮温和地表温度.Tian等[39]基于热红外遥感对中国甘肃石羊河地区的作物水分状况及其盐胁迫耐受性进行分析,研究指出随着土壤盐分含量的增加,作物冠层覆盖率降低,生长速度减慢; Ivushkin等[59]结合MODIS卫星热图像、NDVI和EVI植被指数以及土壤盐分数据图,证明了卫星反演的冠层温度与土壤盐分水平之间存在显著的相关性; Tajgardan等[74]通过PCA和回归分析方法,利用高级星载热发射和反射辐射数据,绘制了伊朗北部地区的土壤盐分分布图. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
Soil salinity inversion of winter wheat areas based on satellite-unmanned aerial vehicle-ground collaborative system in coastal of the Yellow River Delta
4
2020
... Commonly used spectral indices calculation formulas
Tab.5 特征参量 | 变量名称 | 公式① | 参考文献 |
盐分 指数 | 盐分指数(salinity index, SI) | | [9] |
盐分指数(SI1) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI2) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI3) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI6) | | [52] |
盐分指数(SI7) | | [53] |
亮度指数(brightness index, BI) | | [51,54] |
归一化盐分指数(normalized salinity index, NDSI) | | [55] |
盐分指数(salinity index,SI-T) | | [56] |
强度指数(intensity index, INT1) | | [51,57] |
植被 指数 | 土壤调节植被指数(soil-adjusted vegetation index, SAVI) | | [17,58] |
归一化植被指数(normalized vegetation index, NDVI) | | [16,17 59] |
重整化差异植被指数(renormalize differential vegetation index, RDVI) | | [60] |
绿色归一化差分植被指数(green normalized differential vegetation index, GNDVI) | | [60] |
三角植被指数(triangular vegetation index, TVI) | | [60] |
差值植被指数(differential vegetation index, DVI) | | [16,17] |
归一化差值绿色指数(normalized difference green index, NDGI) | | [61] |
增强化归一植被指数(enhanced normalized differential vegetation index, ENDVI) | | [11] |
水分 指数 | 水分指数(water index, WI) | | [10] |
归一化水分指数(normalized differential water index, NDWI) | | [15,62] |
温度 | 温度植被干旱指数(temperature vegetation drought index, TVDI) | | [63] |
植被温度条件指数(vegetation temperature condition index, VTCI) | | [64] |
① B,R,G,NIR,SWIR和SWIR2分别为蓝光、红光、绿光、近红外和短波红外波段反射率; L为常数(通常取值为1); TS为地表温度; 和 分别为TS的最大值和最小值; LSTNDVI为NDVI像素值的地表温度; 和 分别为LSTNDVI的最大值和最小值. ...
... [
60]
三角植被指数(triangular vegetation index, TVI) | | [60] |
差值植被指数(differential vegetation index, DVI) | | [16,17] |
归一化差值绿色指数(normalized difference green index, NDGI) | | [61] |
增强化归一植被指数(enhanced normalized differential vegetation index, ENDVI) | | [11] |
水分 指数 | 水分指数(water index, WI) | | [10] |
归一化水分指数(normalized differential water index, NDWI) | | [15,62] |
温度 | 温度植被干旱指数(temperature vegetation drought index, TVDI) | | [63] |
植被温度条件指数(vegetation temperature condition index, VTCI) | | [64] |
① B,R,G,NIR,SWIR和SWIR2分别为蓝光、红光、绿光、近红外和短波红外波段反射率; L为常数(通常取值为1); TS为地表温度; 和 分别为TS的最大值和最小值; LSTNDVI为NDVI像素值的地表温度; 和 分别为LSTNDVI的最大值和最小值. ...
... [
60]
差值植被指数(differential vegetation index, DVI) | | [16,17] |
归一化差值绿色指数(normalized difference green index, NDGI) | | [61] |
增强化归一植被指数(enhanced normalized differential vegetation index, ENDVI) | | [11] |
水分 指数 | 水分指数(water index, WI) | | [10] |
归一化水分指数(normalized differential water index, NDWI) | | [15,62] |
温度 | 温度植被干旱指数(temperature vegetation drought index, TVDI) | | [63] |
植被温度条件指数(vegetation temperature condition index, VTCI) | | [64] |
① B,R,G,NIR,SWIR和SWIR2分别为蓝光、红光、绿光、近红外和短波红外波段反射率; L为常数(通常取值为1); TS为地表温度; 和 分别为TS的最大值和最小值; LSTNDVI为NDVI像素值的地表温度; 和 分别为LSTNDVI的最大值和最小值. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
A change detection experiment using vegetation indices
1
1998
... Commonly used spectral indices calculation formulas
Tab.5 特征参量 | 变量名称 | 公式① | 参考文献 |
盐分 指数 | 盐分指数(salinity index, SI) | | [9] |
盐分指数(SI1) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI2) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI3) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI6) | | [52] |
盐分指数(SI7) | | [53] |
亮度指数(brightness index, BI) | | [51,54] |
归一化盐分指数(normalized salinity index, NDSI) | | [55] |
盐分指数(salinity index,SI-T) | | [56] |
强度指数(intensity index, INT1) | | [51,57] |
植被 指数 | 土壤调节植被指数(soil-adjusted vegetation index, SAVI) | | [17,58] |
归一化植被指数(normalized vegetation index, NDVI) | | [16,17 59] |
重整化差异植被指数(renormalize differential vegetation index, RDVI) | | [60] |
绿色归一化差分植被指数(green normalized differential vegetation index, GNDVI) | | [60] |
三角植被指数(triangular vegetation index, TVI) | | [60] |
差值植被指数(differential vegetation index, DVI) | | [16,17] |
归一化差值绿色指数(normalized difference green index, NDGI) | | [61] |
增强化归一植被指数(enhanced normalized differential vegetation index, ENDVI) | | [11] |
水分 指数 | 水分指数(water index, WI) | | [10] |
归一化水分指数(normalized differential water index, NDWI) | | [15,62] |
温度 | 温度植被干旱指数(temperature vegetation drought index, TVDI) | | [63] |
植被温度条件指数(vegetation temperature condition index, VTCI) | | [64] |
① B,R,G,NIR,SWIR和SWIR2分别为蓝光、红光、绿光、近红外和短波红外波段反射率; L为常数(通常取值为1); TS为地表温度; 和 分别为TS的最大值和最小值; LSTNDVI为NDVI像素值的地表温度; 和 分别为LSTNDVI的最大值和最小值. ...
The use of the normalized difference water index (NDWI) in the delineation of open water features
1
1996
... Commonly used spectral indices calculation formulas
Tab.5 特征参量 | 变量名称 | 公式① | 参考文献 |
盐分 指数 | 盐分指数(salinity index, SI) | | [9] |
盐分指数(SI1) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI2) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI3) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI6) | | [52] |
盐分指数(SI7) | | [53] |
亮度指数(brightness index, BI) | | [51,54] |
归一化盐分指数(normalized salinity index, NDSI) | | [55] |
盐分指数(salinity index,SI-T) | | [56] |
强度指数(intensity index, INT1) | | [51,57] |
植被 指数 | 土壤调节植被指数(soil-adjusted vegetation index, SAVI) | | [17,58] |
归一化植被指数(normalized vegetation index, NDVI) | | [16,17 59] |
重整化差异植被指数(renormalize differential vegetation index, RDVI) | | [60] |
绿色归一化差分植被指数(green normalized differential vegetation index, GNDVI) | | [60] |
三角植被指数(triangular vegetation index, TVI) | | [60] |
差值植被指数(differential vegetation index, DVI) | | [16,17] |
归一化差值绿色指数(normalized difference green index, NDGI) | | [61] |
增强化归一植被指数(enhanced normalized differential vegetation index, ENDVI) | | [11] |
水分 指数 | 水分指数(water index, WI) | | [10] |
归一化水分指数(normalized differential water index, NDWI) | | [15,62] |
温度 | 温度植被干旱指数(temperature vegetation drought index, TVDI) | | [63] |
植被温度条件指数(vegetation temperature condition index, VTCI) | | [64] |
① B,R,G,NIR,SWIR和SWIR2分别为蓝光、红光、绿光、近红外和短波红外波段反射率; L为常数(通常取值为1); TS为地表温度; 和 分别为TS的最大值和最小值; LSTNDVI为NDVI像素值的地表温度; 和 分别为LSTNDVI的最大值和最小值. ...
A simple interpretation of the surface temperature/vegetation index space for assessment of surface moisture status
1
2002
... Commonly used spectral indices calculation formulas
Tab.5 特征参量 | 变量名称 | 公式① | 参考文献 |
盐分 指数 | 盐分指数(salinity index, SI) | | [9] |
盐分指数(SI1) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI2) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI3) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI6) | | [52] |
盐分指数(SI7) | | [53] |
亮度指数(brightness index, BI) | | [51,54] |
归一化盐分指数(normalized salinity index, NDSI) | | [55] |
盐分指数(salinity index,SI-T) | | [56] |
强度指数(intensity index, INT1) | | [51,57] |
植被 指数 | 土壤调节植被指数(soil-adjusted vegetation index, SAVI) | | [17,58] |
归一化植被指数(normalized vegetation index, NDVI) | | [16,17 59] |
重整化差异植被指数(renormalize differential vegetation index, RDVI) | | [60] |
绿色归一化差分植被指数(green normalized differential vegetation index, GNDVI) | | [60] |
三角植被指数(triangular vegetation index, TVI) | | [60] |
差值植被指数(differential vegetation index, DVI) | | [16,17] |
归一化差值绿色指数(normalized difference green index, NDGI) | | [61] |
增强化归一植被指数(enhanced normalized differential vegetation index, ENDVI) | | [11] |
水分 指数 | 水分指数(water index, WI) | | [10] |
归一化水分指数(normalized differential water index, NDWI) | | [15,62] |
温度 | 温度植被干旱指数(temperature vegetation drought index, TVDI) | | [63] |
植被温度条件指数(vegetation temperature condition index, VTCI) | | [64] |
① B,R,G,NIR,SWIR和SWIR2分别为蓝光、红光、绿光、近红外和短波红外波段反射率; L为常数(通常取值为1); TS为地表温度; 和 分别为TS的最大值和最小值; LSTNDVI为NDVI像素值的地表温度; 和 分别为LSTNDVI的最大值和最小值. ...
Using MODIS land surface temperature and normalized difference vegetation index products for monitoring drought in the southern Great Plains,USA
1
2004
... Commonly used spectral indices calculation formulas
Tab.5 特征参量 | 变量名称 | 公式① | 参考文献 |
盐分 指数 | 盐分指数(salinity index, SI) | | [9] |
盐分指数(SI1) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI2) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI3) | | [17,51 52] |
盐分指数(SI6) | | [52] |
盐分指数(SI7) | | [53] |
亮度指数(brightness index, BI) | | [51,54] |
归一化盐分指数(normalized salinity index, NDSI) | | [55] |
盐分指数(salinity index,SI-T) | | [56] |
强度指数(intensity index, INT1) | | [51,57] |
植被 指数 | 土壤调节植被指数(soil-adjusted vegetation index, SAVI) | | [17,58] |
归一化植被指数(normalized vegetation index, NDVI) | | [16,17 59] |
重整化差异植被指数(renormalize differential vegetation index, RDVI) | | [60] |
绿色归一化差分植被指数(green normalized differential vegetation index, GNDVI) | | [60] |
三角植被指数(triangular vegetation index, TVI) | | [60] |
差值植被指数(differential vegetation index, DVI) | | [16,17] |
归一化差值绿色指数(normalized difference green index, NDGI) | | [61] |
增强化归一植被指数(enhanced normalized differential vegetation index, ENDVI) | | [11] |
水分 指数 | 水分指数(water index, WI) | | [10] |
归一化水分指数(normalized differential water index, NDWI) | | [15,62] |
温度 | 温度植被干旱指数(temperature vegetation drought index, TVDI) | | [63] |
植被温度条件指数(vegetation temperature condition index, VTCI) | | [64] |
① B,R,G,NIR,SWIR和SWIR2分别为蓝光、红光、绿光、近红外和短波红外波段反射率; L为常数(通常取值为1); TS为地表温度; 和 分别为TS的最大值和最小值; LSTNDVI为NDVI像素值的地表温度; 和 分别为LSTNDVI的最大值和最小值. ...
A memory-based learning approach utilizing combined spectral sources and geographical proximity for improved VIS-NIR-SWIR soil properties estimation
1
2019
... 1)光谱特征参数.光谱特征参数是指在一定波长范围内的光谱数据中,通过对光谱曲线进行分析和计算获得的描述性指标.这些参数可以用来表征不同物质或对象的光谱特性,包括反射率、吸收率、辐射亮度等.土壤盐分会对土壤表面的反射率产生影响,盐渍化土壤在光谱的可见光和近红外区域呈现出比非盐渍化土壤更高的光谱响应[65].Sidike等[66]采用偏最小二乘回归方法筛选了土壤盐分敏感波段,研究结果表明近红外波段对土壤盐分的光谱响应最为显著; Fan等[67]通过统计分析方法证实土壤盐分与NIR和SWIR波段的相关性更高; Zhang等[68]通过原始反射率相关图、一阶导数光谱相关图和偏最小二乘回归分析,发现395~410 nm,483~507 nm,632~697 nm,731~762 nm,812~868 nm,884~909 nm和918~930 nm波长是土壤盐分的敏感光谱波段.此外,有学者提出采用NDSI结合遥感影像可实现盐渍土区域监测[55].Abdullah等[69]通过主成分分析(principal component analysis, PCA)构建了基于5个盐度指数和11个环境变量的土壤盐分估算模型,并利用土壤调查和土地覆盖图的地面土壤盐分预测值评估模型的预测精度.同时,Khan等[70]研究表明,BI,NDSI和SI等指数在估算巴基斯坦旁遮普省中部土壤盐分方面表现出较好的有效性. ...
Estimating soil salinity in Pingluo County of China using QuickBird data and soil reflectance spectra
3
2014
... 1)光谱特征参数.光谱特征参数是指在一定波长范围内的光谱数据中,通过对光谱曲线进行分析和计算获得的描述性指标.这些参数可以用来表征不同物质或对象的光谱特性,包括反射率、吸收率、辐射亮度等.土壤盐分会对土壤表面的反射率产生影响,盐渍化土壤在光谱的可见光和近红外区域呈现出比非盐渍化土壤更高的光谱响应[65].Sidike等[66]采用偏最小二乘回归方法筛选了土壤盐分敏感波段,研究结果表明近红外波段对土壤盐分的光谱响应最为显著; Fan等[67]通过统计分析方法证实土壤盐分与NIR和SWIR波段的相关性更高; Zhang等[68]通过原始反射率相关图、一阶导数光谱相关图和偏最小二乘回归分析,发现395~410 nm,483~507 nm,632~697 nm,731~762 nm,812~868 nm,884~909 nm和918~930 nm波长是土壤盐分的敏感光谱波段.此外,有学者提出采用NDSI结合遥感影像可实现盐渍土区域监测[55].Abdullah等[69]通过主成分分析(principal component analysis, PCA)构建了基于5个盐度指数和11个环境变量的土壤盐分估算模型,并利用土壤调查和土地覆盖图的地面土壤盐分预测值评估模型的预测精度.同时,Khan等[70]研究表明,BI,NDSI和SI等指数在估算巴基斯坦旁遮普省中部土壤盐分方面表现出较好的有效性. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
... PLSR方法综合了PCA、典型相关性分析和多元线性回归的优点,在同时多个遥感特征参量建模条件下,能够有效地处理变量之间强共线性和噪声影响等问题[77].PLSR首先对各变量成分进行有效性验证,并根据相关性自动筛选和重组变量,最终提取具有最佳系统解释力的新成分进行回归建模[88].近年来,PLSR被广泛用于高光谱数据建模,能够建立光谱数据与土壤理化性质之间的可靠关系.例如,Bai等[78]将PLSR模型应用于HJ-1A高光谱数据,成功绘制了中国松嫩平原北部土壤盐度和碱度的空间分布图,Zhang等[79]建立了土壤盐分与土壤光谱反射率的PLSR模型和PCA模型,并证实了PLSR模型准确性明显优于PCA模型; Sidike等[66]采用PLSR对中国平罗地区的土壤盐分进行估算,结果显示其估算精度明显优于逐步回归方法. ...
Soil salinity retrieval from advanced multi-spectral sensor with partial least square regression
2
2015
... 1)光谱特征参数.光谱特征参数是指在一定波长范围内的光谱数据中,通过对光谱曲线进行分析和计算获得的描述性指标.这些参数可以用来表征不同物质或对象的光谱特性,包括反射率、吸收率、辐射亮度等.土壤盐分会对土壤表面的反射率产生影响,盐渍化土壤在光谱的可见光和近红外区域呈现出比非盐渍化土壤更高的光谱响应[65].Sidike等[66]采用偏最小二乘回归方法筛选了土壤盐分敏感波段,研究结果表明近红外波段对土壤盐分的光谱响应最为显著; Fan等[67]通过统计分析方法证实土壤盐分与NIR和SWIR波段的相关性更高; Zhang等[68]通过原始反射率相关图、一阶导数光谱相关图和偏最小二乘回归分析,发现395~410 nm,483~507 nm,632~697 nm,731~762 nm,812~868 nm,884~909 nm和918~930 nm波长是土壤盐分的敏感光谱波段.此外,有学者提出采用NDSI结合遥感影像可实现盐渍土区域监测[55].Abdullah等[69]通过主成分分析(principal component analysis, PCA)构建了基于5个盐度指数和11个环境变量的土壤盐分估算模型,并利用土壤调查和土地覆盖图的地面土壤盐分预测值评估模型的预测精度.同时,Khan等[70]研究表明,BI,NDSI和SI等指数在估算巴基斯坦旁遮普省中部土壤盐分方面表现出较好的有效性. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
Using hyperspectral vegetation indices as a proxy to monitor soil salinity
2
2011
... 1)光谱特征参数.光谱特征参数是指在一定波长范围内的光谱数据中,通过对光谱曲线进行分析和计算获得的描述性指标.这些参数可以用来表征不同物质或对象的光谱特性,包括反射率、吸收率、辐射亮度等.土壤盐分会对土壤表面的反射率产生影响,盐渍化土壤在光谱的可见光和近红外区域呈现出比非盐渍化土壤更高的光谱响应[65].Sidike等[66]采用偏最小二乘回归方法筛选了土壤盐分敏感波段,研究结果表明近红外波段对土壤盐分的光谱响应最为显著; Fan等[67]通过统计分析方法证实土壤盐分与NIR和SWIR波段的相关性更高; Zhang等[68]通过原始反射率相关图、一阶导数光谱相关图和偏最小二乘回归分析,发现395~410 nm,483~507 nm,632~697 nm,731~762 nm,812~868 nm,884~909 nm和918~930 nm波长是土壤盐分的敏感光谱波段.此外,有学者提出采用NDSI结合遥感影像可实现盐渍土区域监测[55].Abdullah等[69]通过主成分分析(principal component analysis, PCA)构建了基于5个盐度指数和11个环境变量的土壤盐分估算模型,并利用土壤调查和土地覆盖图的地面土壤盐分预测值评估模型的预测精度.同时,Khan等[70]研究表明,BI,NDSI和SI等指数在估算巴基斯坦旁遮普省中部土壤盐分方面表现出较好的有效性. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
Modeling soil salinity using direct and indirect measurement techniques:A comparative analysis
1
2019
... 1)光谱特征参数.光谱特征参数是指在一定波长范围内的光谱数据中,通过对光谱曲线进行分析和计算获得的描述性指标.这些参数可以用来表征不同物质或对象的光谱特性,包括反射率、吸收率、辐射亮度等.土壤盐分会对土壤表面的反射率产生影响,盐渍化土壤在光谱的可见光和近红外区域呈现出比非盐渍化土壤更高的光谱响应[65].Sidike等[66]采用偏最小二乘回归方法筛选了土壤盐分敏感波段,研究结果表明近红外波段对土壤盐分的光谱响应最为显著; Fan等[67]通过统计分析方法证实土壤盐分与NIR和SWIR波段的相关性更高; Zhang等[68]通过原始反射率相关图、一阶导数光谱相关图和偏最小二乘回归分析,发现395~410 nm,483~507 nm,632~697 nm,731~762 nm,812~868 nm,884~909 nm和918~930 nm波长是土壤盐分的敏感光谱波段.此外,有学者提出采用NDSI结合遥感影像可实现盐渍土区域监测[55].Abdullah等[69]通过主成分分析(principal component analysis, PCA)构建了基于5个盐度指数和11个环境变量的土壤盐分估算模型,并利用土壤调查和土地覆盖图的地面土壤盐分预测值评估模型的预测精度.同时,Khan等[70]研究表明,BI,NDSI和SI等指数在估算巴基斯坦旁遮普省中部土壤盐分方面表现出较好的有效性. ...
Assessment of hydrosaline land degradation by using a simple approach of remote sensing indicators
1
2005
... 1)光谱特征参数.光谱特征参数是指在一定波长范围内的光谱数据中,通过对光谱曲线进行分析和计算获得的描述性指标.这些参数可以用来表征不同物质或对象的光谱特性,包括反射率、吸收率、辐射亮度等.土壤盐分会对土壤表面的反射率产生影响,盐渍化土壤在光谱的可见光和近红外区域呈现出比非盐渍化土壤更高的光谱响应[65].Sidike等[66]采用偏最小二乘回归方法筛选了土壤盐分敏感波段,研究结果表明近红外波段对土壤盐分的光谱响应最为显著; Fan等[67]通过统计分析方法证实土壤盐分与NIR和SWIR波段的相关性更高; Zhang等[68]通过原始反射率相关图、一阶导数光谱相关图和偏最小二乘回归分析,发现395~410 nm,483~507 nm,632~697 nm,731~762 nm,812~868 nm,884~909 nm和918~930 nm波长是土壤盐分的敏感光谱波段.此外,有学者提出采用NDSI结合遥感影像可实现盐渍土区域监测[55].Abdullah等[69]通过主成分分析(principal component analysis, PCA)构建了基于5个盐度指数和11个环境变量的土壤盐分估算模型,并利用土壤调查和土地覆盖图的地面土壤盐分预测值评估模型的预测精度.同时,Khan等[70]研究表明,BI,NDSI和SI等指数在估算巴基斯坦旁遮普省中部土壤盐分方面表现出较好的有效性. ...
Assessing soil salinity using soil salinity and vegetation indices derived from IKONOS high-spatial resolution imageries:Applications in a date palm dominated region
1
2014
... 2)植被指数和水分指数.植被指数是从植被的光谱反射特性中提取出来的一类指标.在高盐分胁迫下,地表的植被形态会因根系吸水不足和离子毒害作用而发生变化,这种变化可以通过光学遥感技术进行诊断和分析.分散的植被或土壤表面的盐生植物可以作为土壤盐分状态的标志,通过利用植被的反射率可以间接监测土壤盐渍化情况.NDVI和SAVI等几种植被指数常被用于评估和绘制土壤盐分的间接指标[16-17].Allbed等[71]通过分析NDVI值和盐度指数的特性,实现了对多光谱图像中土壤盐度和植被覆盖变化的监测; Wu等[11]结合了多光谱冠层响应盐分指数(canopy response salinity index,CRSI)、垂直干旱指数(perpendicular dryness index,PDI)以及ENDVI,建立了大尺度、高精度的土壤盐分遥感定量反演模型; 张思源等[72]选用引入短波红外波段的ENDVI和半干旱区反演效果最优的SI3构建ENDVI-SI3特征空间,建立改进型盐渍化监测指数模型,为半干旱区盐渍化反演特征空间中特征参量的选取提供了新思路.水分指数是一类用于表征土地或植被水分含量和干旱程度的指标.遥感技术获取的光谱数据能够反映出土地或植被在不同波段上的吸收与反射特性,进而推测水盐分布状况.由于土壤盐分通常与土壤水分含量密切相关,水分指数如NDWI和WI等可以用于估算土壤盐分含量.丁建丽等[73]结合Landsat TM数据和野外实测数据,分析土壤盐分与修改型土壤调整植被指数(modified soil-adjusted vegetation index,MSAVI)以及湿度指数(wetness index,WI)的关系,在此基础上提出了MSAVI-WI特征空间的概念,并构建了土壤盐渍化遥感监测指数模型(MWI); Chi等[17]建立了基于改进的陆面综合因子体系的盐分预测模型,该体系预测因子由光谱值、盐度指数、植被指数、热湿指数等组成,研究利用此系统绘制了黄河三角洲湿地的土壤盐分含量分布图. ...
基于ENDVI-SI3特征空间的盐渍化反演模型及风险评估
1
2022
... 2)植被指数和水分指数.植被指数是从植被的光谱反射特性中提取出来的一类指标.在高盐分胁迫下,地表的植被形态会因根系吸水不足和离子毒害作用而发生变化,这种变化可以通过光学遥感技术进行诊断和分析.分散的植被或土壤表面的盐生植物可以作为土壤盐分状态的标志,通过利用植被的反射率可以间接监测土壤盐渍化情况.NDVI和SAVI等几种植被指数常被用于评估和绘制土壤盐分的间接指标[16-17].Allbed等[71]通过分析NDVI值和盐度指数的特性,实现了对多光谱图像中土壤盐度和植被覆盖变化的监测; Wu等[11]结合了多光谱冠层响应盐分指数(canopy response salinity index,CRSI)、垂直干旱指数(perpendicular dryness index,PDI)以及ENDVI,建立了大尺度、高精度的土壤盐分遥感定量反演模型; 张思源等[72]选用引入短波红外波段的ENDVI和半干旱区反演效果最优的SI3构建ENDVI-SI3特征空间,建立改进型盐渍化监测指数模型,为半干旱区盐渍化反演特征空间中特征参量的选取提供了新思路.水分指数是一类用于表征土地或植被水分含量和干旱程度的指标.遥感技术获取的光谱数据能够反映出土地或植被在不同波段上的吸收与反射特性,进而推测水盐分布状况.由于土壤盐分通常与土壤水分含量密切相关,水分指数如NDWI和WI等可以用于估算土壤盐分含量.丁建丽等[73]结合Landsat TM数据和野外实测数据,分析土壤盐分与修改型土壤调整植被指数(modified soil-adjusted vegetation index,MSAVI)以及湿度指数(wetness index,WI)的关系,在此基础上提出了MSAVI-WI特征空间的概念,并构建了土壤盐渍化遥感监测指数模型(MWI); Chi等[17]建立了基于改进的陆面综合因子体系的盐分预测模型,该体系预测因子由光谱值、盐度指数、植被指数、热湿指数等组成,研究利用此系统绘制了黄河三角洲湿地的土壤盐分含量分布图. ...
基于ENDVI-SI3特征空间的盐渍化反演模型及风险评估
1
2022
... 2)植被指数和水分指数.植被指数是从植被的光谱反射特性中提取出来的一类指标.在高盐分胁迫下,地表的植被形态会因根系吸水不足和离子毒害作用而发生变化,这种变化可以通过光学遥感技术进行诊断和分析.分散的植被或土壤表面的盐生植物可以作为土壤盐分状态的标志,通过利用植被的反射率可以间接监测土壤盐渍化情况.NDVI和SAVI等几种植被指数常被用于评估和绘制土壤盐分的间接指标[16-17].Allbed等[71]通过分析NDVI值和盐度指数的特性,实现了对多光谱图像中土壤盐度和植被覆盖变化的监测; Wu等[11]结合了多光谱冠层响应盐分指数(canopy response salinity index,CRSI)、垂直干旱指数(perpendicular dryness index,PDI)以及ENDVI,建立了大尺度、高精度的土壤盐分遥感定量反演模型; 张思源等[72]选用引入短波红外波段的ENDVI和半干旱区反演效果最优的SI3构建ENDVI-SI3特征空间,建立改进型盐渍化监测指数模型,为半干旱区盐渍化反演特征空间中特征参量的选取提供了新思路.水分指数是一类用于表征土地或植被水分含量和干旱程度的指标.遥感技术获取的光谱数据能够反映出土地或植被在不同波段上的吸收与反射特性,进而推测水盐分布状况.由于土壤盐分通常与土壤水分含量密切相关,水分指数如NDWI和WI等可以用于估算土壤盐分含量.丁建丽等[73]结合Landsat TM数据和野外实测数据,分析土壤盐分与修改型土壤调整植被指数(modified soil-adjusted vegetation index,MSAVI)以及湿度指数(wetness index,WI)的关系,在此基础上提出了MSAVI-WI特征空间的概念,并构建了土壤盐渍化遥感监测指数模型(MWI); Chi等[17]建立了基于改进的陆面综合因子体系的盐分预测模型,该体系预测因子由光谱值、盐度指数、植被指数、热湿指数等组成,研究利用此系统绘制了黄河三角洲湿地的土壤盐分含量分布图. ...
基于MSAVI-WI特征空间的新疆渭干河-库车河流域绿洲土壤盐渍化研究
3
2013
... 2)植被指数和水分指数.植被指数是从植被的光谱反射特性中提取出来的一类指标.在高盐分胁迫下,地表的植被形态会因根系吸水不足和离子毒害作用而发生变化,这种变化可以通过光学遥感技术进行诊断和分析.分散的植被或土壤表面的盐生植物可以作为土壤盐分状态的标志,通过利用植被的反射率可以间接监测土壤盐渍化情况.NDVI和SAVI等几种植被指数常被用于评估和绘制土壤盐分的间接指标[16-17].Allbed等[71]通过分析NDVI值和盐度指数的特性,实现了对多光谱图像中土壤盐度和植被覆盖变化的监测; Wu等[11]结合了多光谱冠层响应盐分指数(canopy response salinity index,CRSI)、垂直干旱指数(perpendicular dryness index,PDI)以及ENDVI,建立了大尺度、高精度的土壤盐分遥感定量反演模型; 张思源等[72]选用引入短波红外波段的ENDVI和半干旱区反演效果最优的SI3构建ENDVI-SI3特征空间,建立改进型盐渍化监测指数模型,为半干旱区盐渍化反演特征空间中特征参量的选取提供了新思路.水分指数是一类用于表征土地或植被水分含量和干旱程度的指标.遥感技术获取的光谱数据能够反映出土地或植被在不同波段上的吸收与反射特性,进而推测水盐分布状况.由于土壤盐分通常与土壤水分含量密切相关,水分指数如NDWI和WI等可以用于估算土壤盐分含量.丁建丽等[73]结合Landsat TM数据和野外实测数据,分析土壤盐分与修改型土壤调整植被指数(modified soil-adjusted vegetation index,MSAVI)以及湿度指数(wetness index,WI)的关系,在此基础上提出了MSAVI-WI特征空间的概念,并构建了土壤盐渍化遥感监测指数模型(MWI); Chi等[17]建立了基于改进的陆面综合因子体系的盐分预测模型,该体系预测因子由光谱值、盐度指数、植被指数、热湿指数等组成,研究利用此系统绘制了黄河三角洲湿地的土壤盐分含量分布图. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
... 研究表明,通过各类特征参量构建不同维度的特征空间反演模型,能够实现土壤盐渍化的定量监测[89].丁建丽等[73]从Landsat TM影像中提取了改良土壤调整后的植被指数(modified soil-adjusted vegetation index,MSAVI)和WI,构建了二维特征空间,并证实其与干旱区绿洲表层的土壤盐分密切相关; 王飞等[90]综合植被和土壤信息,提出了NDVI-SI特征空间概念,对新疆玉田绿洲土壤盐碱化进行定量分析和监测; Guo等[91]利用土壤与植被的协同关系构建了二维特征空间模型,证实该模型在监测黄河三角洲地区土壤盐渍化方面具有较大的潜力; 冯娟等[92]以表面反照率为基础构建特征空间,发现基于地表反照率和土壤调节植被指数的监测模型能够准确、高效地分析研究区域的土壤盐渍化程度.除此之外,三维技术通过引入更多的特征空间,以弥补二维特征空间对盐渍化土壤多因素分析不足.如Yao等[93]基于地表温度、SI和NDVI构建了三维特征空间模型,对中国渭干河-库车绿洲的土壤盐分含量进行了评估,研究结果表明,该模型能够快速、相对准确的监测研究区土壤盐渍化状态. ...
基于MSAVI-WI特征空间的新疆渭干河-库车河流域绿洲土壤盐渍化研究
3
2013
... 2)植被指数和水分指数.植被指数是从植被的光谱反射特性中提取出来的一类指标.在高盐分胁迫下,地表的植被形态会因根系吸水不足和离子毒害作用而发生变化,这种变化可以通过光学遥感技术进行诊断和分析.分散的植被或土壤表面的盐生植物可以作为土壤盐分状态的标志,通过利用植被的反射率可以间接监测土壤盐渍化情况.NDVI和SAVI等几种植被指数常被用于评估和绘制土壤盐分的间接指标[16-17].Allbed等[71]通过分析NDVI值和盐度指数的特性,实现了对多光谱图像中土壤盐度和植被覆盖变化的监测; Wu等[11]结合了多光谱冠层响应盐分指数(canopy response salinity index,CRSI)、垂直干旱指数(perpendicular dryness index,PDI)以及ENDVI,建立了大尺度、高精度的土壤盐分遥感定量反演模型; 张思源等[72]选用引入短波红外波段的ENDVI和半干旱区反演效果最优的SI3构建ENDVI-SI3特征空间,建立改进型盐渍化监测指数模型,为半干旱区盐渍化反演特征空间中特征参量的选取提供了新思路.水分指数是一类用于表征土地或植被水分含量和干旱程度的指标.遥感技术获取的光谱数据能够反映出土地或植被在不同波段上的吸收与反射特性,进而推测水盐分布状况.由于土壤盐分通常与土壤水分含量密切相关,水分指数如NDWI和WI等可以用于估算土壤盐分含量.丁建丽等[73]结合Landsat TM数据和野外实测数据,分析土壤盐分与修改型土壤调整植被指数(modified soil-adjusted vegetation index,MSAVI)以及湿度指数(wetness index,WI)的关系,在此基础上提出了MSAVI-WI特征空间的概念,并构建了土壤盐渍化遥感监测指数模型(MWI); Chi等[17]建立了基于改进的陆面综合因子体系的盐分预测模型,该体系预测因子由光谱值、盐度指数、植被指数、热湿指数等组成,研究利用此系统绘制了黄河三角洲湿地的土壤盐分含量分布图. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
... 研究表明,通过各类特征参量构建不同维度的特征空间反演模型,能够实现土壤盐渍化的定量监测[89].丁建丽等[73]从Landsat TM影像中提取了改良土壤调整后的植被指数(modified soil-adjusted vegetation index,MSAVI)和WI,构建了二维特征空间,并证实其与干旱区绿洲表层的土壤盐分密切相关; 王飞等[90]综合植被和土壤信息,提出了NDVI-SI特征空间概念,对新疆玉田绿洲土壤盐碱化进行定量分析和监测; Guo等[91]利用土壤与植被的协同关系构建了二维特征空间模型,证实该模型在监测黄河三角洲地区土壤盐渍化方面具有较大的潜力; 冯娟等[92]以表面反照率为基础构建特征空间,发现基于地表反照率和土壤调节植被指数的监测模型能够准确、高效地分析研究区域的土壤盐渍化程度.除此之外,三维技术通过引入更多的特征空间,以弥补二维特征空间对盐渍化土壤多因素分析不足.如Yao等[93]基于地表温度、SI和NDVI构建了三维特征空间模型,对中国渭干河-库车绿洲的土壤盐分含量进行了评估,研究结果表明,该模型能够快速、相对准确的监测研究区土壤盐渍化状态. ...
Spatial prediction of soil salinity in the arid zones using ASTER data,Case study:North of Ag ghala,Golestan Province,Iran
2
2007
... 3)热红外辐射.土壤盐分会改变土壤表面的热红外辐射特征,进而影响热红外辐射亮温和地表温度.Tian等[39]基于热红外遥感对中国甘肃石羊河地区的作物水分状况及其盐胁迫耐受性进行分析,研究指出随着土壤盐分含量的增加,作物冠层覆盖率降低,生长速度减慢; Ivushkin等[59]结合MODIS卫星热图像、NDVI和EVI植被指数以及土壤盐分数据图,证明了卫星反演的冠层温度与土壤盐分水平之间存在显著的相关性; Tajgardan等[74]通过PCA和回归分析方法,利用高级星载热发射和反射辐射数据,绘制了伊朗北部地区的土壤盐分分布图. ...
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
Spectral properties of salt crusts formed on saline soils
1
2002
... 4)土壤理化性质.土壤质地也是影响土壤盐分含量的重要因素之一.地表粗糙度变化导致光影区域分布发生变化,进而改变土壤的光学反射特性.土壤团聚体的大小和形状也影响反射特性,直径膨胀的土壤骨料会减少反射,而光滑平坦的表面则反射率更高.此外,土壤有机质含量和矿物质成分同样影响光谱反射.Howari等[75]研究了不同类型的盐分结皮的光谱反射和吸收特征,揭示了其光谱响应差异,并明确了土壤颗粒大小对光谱反射曲线的影响; Song等[51]基于光谱和地形指数与广义可加模型的综合方法对中国黄河三角洲地区的土壤盐分进行了估算. ...
Improved remote sensing detection of soil salinity from a semi-arid climate in Northeast Brazil
2
2011
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
... 回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
基于光谱转换的土壤盐分反演与动态分析
2
2017
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
... PLSR方法综合了PCA、典型相关性分析和多元线性回归的优点,在同时多个遥感特征参量建模条件下,能够有效地处理变量之间强共线性和噪声影响等问题[77].PLSR首先对各变量成分进行有效性验证,并根据相关性自动筛选和重组变量,最终提取具有最佳系统解释力的新成分进行回归建模[88].近年来,PLSR被广泛用于高光谱数据建模,能够建立光谱数据与土壤理化性质之间的可靠关系.例如,Bai等[78]将PLSR模型应用于HJ-1A高光谱数据,成功绘制了中国松嫩平原北部土壤盐度和碱度的空间分布图,Zhang等[79]建立了土壤盐分与土壤光谱反射率的PLSR模型和PCA模型,并证实了PLSR模型准确性明显优于PCA模型; Sidike等[66]采用PLSR对中国平罗地区的土壤盐分进行估算,结果显示其估算精度明显优于逐步回归方法. ...
基于光谱转换的土壤盐分反演与动态分析
2
2017
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
... PLSR方法综合了PCA、典型相关性分析和多元线性回归的优点,在同时多个遥感特征参量建模条件下,能够有效地处理变量之间强共线性和噪声影响等问题[77].PLSR首先对各变量成分进行有效性验证,并根据相关性自动筛选和重组变量,最终提取具有最佳系统解释力的新成分进行回归建模[88].近年来,PLSR被广泛用于高光谱数据建模,能够建立光谱数据与土壤理化性质之间的可靠关系.例如,Bai等[78]将PLSR模型应用于HJ-1A高光谱数据,成功绘制了中国松嫩平原北部土壤盐度和碱度的空间分布图,Zhang等[79]建立了土壤盐分与土壤光谱反射率的PLSR模型和PCA模型,并证实了PLSR模型准确性明显优于PCA模型; Sidike等[66]采用PLSR对中国平罗地区的土壤盐分进行估算,结果显示其估算精度明显优于逐步回归方法. ...
Mapping soil alkalinity and salinity in northern Songnen Plain,China with the HJ-1 hyperspectral imager data and partial least squares regression
2
2018
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
... PLSR方法综合了PCA、典型相关性分析和多元线性回归的优点,在同时多个遥感特征参量建模条件下,能够有效地处理变量之间强共线性和噪声影响等问题[77].PLSR首先对各变量成分进行有效性验证,并根据相关性自动筛选和重组变量,最终提取具有最佳系统解释力的新成分进行回归建模[88].近年来,PLSR被广泛用于高光谱数据建模,能够建立光谱数据与土壤理化性质之间的可靠关系.例如,Bai等[78]将PLSR模型应用于HJ-1A高光谱数据,成功绘制了中国松嫩平原北部土壤盐度和碱度的空间分布图,Zhang等[79]建立了土壤盐分与土壤光谱反射率的PLSR模型和PCA模型,并证实了PLSR模型准确性明显优于PCA模型; Sidike等[66]采用PLSR对中国平罗地区的土壤盐分进行估算,结果显示其估算精度明显优于逐步回归方法. ...
Prediction of soil salinity with soil-reflected spectra:A comparison of two regression methods
2
2019
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
... PLSR方法综合了PCA、典型相关性分析和多元线性回归的优点,在同时多个遥感特征参量建模条件下,能够有效地处理变量之间强共线性和噪声影响等问题[77].PLSR首先对各变量成分进行有效性验证,并根据相关性自动筛选和重组变量,最终提取具有最佳系统解释力的新成分进行回归建模[88].近年来,PLSR被广泛用于高光谱数据建模,能够建立光谱数据与土壤理化性质之间的可靠关系.例如,Bai等[78]将PLSR模型应用于HJ-1A高光谱数据,成功绘制了中国松嫩平原北部土壤盐度和碱度的空间分布图,Zhang等[79]建立了土壤盐分与土壤光谱反射率的PLSR模型和PCA模型,并证实了PLSR模型准确性明显优于PCA模型; Sidike等[66]采用PLSR对中国平罗地区的土壤盐分进行估算,结果显示其估算精度明显优于逐步回归方法. ...
Soil moisture and salinity inversion based on new remote sensing index and neural network at a Salina-alkaline wetland
2
2021
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
... BPNN是一种前馈式的神经网络,由多个神经元组成,每个神经元与前一层的所有神经元相连.与传统的数学方程构建方法不同,BPNN能够学习与识别复杂系统输入和输出数据集之间的非线性关系.其展示出强大的自学习能力、适应性和抗干扰能力,已被证实在土壤理化参数反演方面具有较大的潜力.Wang等[80]利用Landsat8卫星数据成功建立了基于BPNN的土壤水分和盐分的预测模型; Zhang等[81]基于无人机多光谱数据、Sentinel-2A卫星数据以及地面实测盐分数据的多源数据融合监测方法,发现综合估算模型中的BPNN是土壤盐分含量的最佳预测模型,其能够快速且准确地监测区域土壤盐渍化分布. ...
Estimation and dynamic analysis of soil salinity based on UAV and sentinel-2A multispectral imagery in the coastal area,China
2
2022
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
... BPNN是一种前馈式的神经网络,由多个神经元组成,每个神经元与前一层的所有神经元相连.与传统的数学方程构建方法不同,BPNN能够学习与识别复杂系统输入和输出数据集之间的非线性关系.其展示出强大的自学习能力、适应性和抗干扰能力,已被证实在土壤理化参数反演方面具有较大的潜力.Wang等[80]利用Landsat8卫星数据成功建立了基于BPNN的土壤水分和盐分的预测模型; Zhang等[81]基于无人机多光谱数据、Sentinel-2A卫星数据以及地面实测盐分数据的多源数据融合监测方法,发现综合估算模型中的BPNN是土壤盐分含量的最佳预测模型,其能够快速且准确地监测区域土壤盐渍化分布. ...
Dynamic prediction of soil salinization in an irrigation district based on the support vector machine
2
2013
... Summary of research study on soil salinity inversion based on multi-platform and multi-source remote sensing data
Tab.6 建模类别 | 建模特征参量 | 反演目标变量 | 建模方法 | 结 果 | 参考文献 |
统计 回归 模型 | 光谱参数、植被指数、垂直干旱指数、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、多元线性回归(multiple linear regression, MLR) | 植被指数中,土壤盐分响应最高决定系数R2=0.577 | [11] |
盐度指数、植被指数、热湿指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | 研究区四季土壤盐分含量平均值分别为8.00 g/kg,7.53 g/kg,7.83 g/kg和6.90 g/kg | [17] |
植被指数、盐度指数 | 土壤电导率 | MLR | R2=0.77 R2=0.75 | [23] |
盐度指数、电导率 | 土壤盐度空间变化 | 回归分析 | R2=0.65 | [24] |
盐度指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 相关系数R>0.3 | [26] |
植被指数、冠层温度、植被 株高 | 作物株高、气孔导度、盐分含量 | MLR | R2=0.64 | [30] |
土壤有机质含量、反射率 | 土壤盐分含量 | 相关性分析、MLR | 校准: R2=0.684 验证: R2=0.663 | [37] |
土壤水分、电导率、热红外数据、作物生长数据 | 土壤盐分含量 | 回归分析 | R2=0.86 | [39] |
反射率、土壤湿度和质地 | 土壤盐分含量、土壤含水量 | 多元逐步回归 | R2=0.47 | [49] |
盐分指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性和非线性回归 | R2=0.59 | [53] |
盐度指数、植被指数 | 土壤电导率 | PLSR | R2=0.52 | [57] |
盐度指数、亮度指数、植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR、多元逐步回归 | R2=0.992 均方根误差(root mean square error,RMSE)为0.195 g/kg | [66] |
反射率、 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.749 | [67] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | PLSR | R2=0.50~0.58 | [68] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | 线性回归 | 平均误差(mean error,ME)和RMSE分别为-0.61 ds/m和52.2 ds/m | [74] |
盐度指数、亮度指数、 植被指数 | 土壤盐分含量 | MLR | 标准误差约为12.1 μs/cm | [76] |
电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR | 相关系数R= 0.700 | [77] |
pH值、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,MLR | 土壤pH值和电导率模型的R2平均值分别为0.77和0.48 | [78] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PCA,PLSR | PLSR和PCA模型的校准精度分别为R2= 0.862和R2= 0.537 | [79] |
植被指数、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 相关性分析 | R2=0.739(无盐渍化)、0.469(轻度)、0.677(重度) | [25] |
电导率、盐度指数 | 土壤盐分含量 | 逻辑回归模型 | R2=0.88,RMSE=20.85 ds/m | [27] |
植被指数、水分指数 | 土壤盐分含量 | 特征空间 | MWI与土壤表层盐分含量相关性较高(R=0.844) | [73] |
植被指数、冠层温度 | 土壤盐分含量 | 统计分析、方差分析 | F=0.245,P=0.865 | [59] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | 监督最大似然分类法 | 分类精度约为90% | [52] |
机器 学习 模型 | 反射率、电导率 | 土壤盐分含量 | PLSR,SVM | 相对差异百分比(relative percent difference,RPD)为3.35% | [3] |
植被指数、盐分指数、反射率 | 土壤盐分含量 | MLR,PLSR,SVM,RF | RF拟合精度最高,训练: R2=0.870,验证: R2=0.766 | [8] |
电导率、反射率 | 土壤盐分含量 | PLSR,人工神经网络(artificial neural network,anN) | PLSR: R>0.81,RPD>2.1% ANN: R>0.92,RPD>2.3% | [16] |
反射率、光谱指数 | 土壤盐分含量 | MLR,RF,SVM,BPNN | R2=0.770(裸土) R2=0.676(植被覆盖) | [33] |
盐分指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVR,RF | 校准: R2=0.835,验证: R2=0.812,RPD=2.299% | [34] |
反射率、植被指数、盐分指数 | 土壤盐分含量 | PLSR,BPNN,SVR,RF | 建模: R2=0.724,RMSE=1.764 g/kg 验证: R2=0.745,RMSE=1.879 g/kg,RPD=2.211% | [35] |
反射率 | 土壤盐分含量 | RF | R2=0.95 | [42] |
植被指数 | 土壤盐分含量 | BPNN,SVM,RF | R2=0.885 | [60] |
盐分指数 | 土壤水盐信息 | BPNN | R2=0.624 | [80] |
植被指数、盐分指数、亮度指数 | 土壤盐分含量 | BPNN | 建模: R2=0.769 验证: R2=0.774 | [81] |
地下水深度、灌溉水量、蒸发量 | 土壤电导率 | SVM | 建模: MRE=2.14%,验证: MRE=3.48%,预测: MRE=6.37% | [82] |
2.2.1 统计回归回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
... SVM是一种能够实现结构风险最小化思想的方法,可有效解决小样本、非线性和高维数据等问题.相比传统的统计方法,SVM具有较强的表达能力、泛化能力和学习效率等优势,便于与多源信息相结合,从而实现更高的反演精度[97].Cai等[98]基于多光谱和纹理特征组合,利用SVM分类器对受盐分影响的土壤进行识别,证实了SVM分类器能够有效提取银川平原土壤盐渍化分布信息; Guan等[82]在土壤电导率值的动态预测中引入SVM理论,构建了土壤盐分动态预测模型,用于盐渍化灌区的灌溉水管理,结果表明,相较于神经网络模型,SVM在土壤电导率值预测方面具有更大的优势. ...
Spatial variation of soil salinity in the Mexicali Valley,Mexico:Application of a practical method for agricultural monitoring
1
2012
... 回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
基于多光谱遥感的盐渍化评价指数对宁夏银北灌区土壤盐度预测的适用性分析
1
2021
... 回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
基于多光谱遥感的盐渍化评价指数对宁夏银北灌区土壤盐度预测的适用性分析
1
2021
... 回归分析是一种统计过程,用于估计变量之间的关系,特别是解释自变量与因变量之间的关系.当涉及多个自变量时,称为多元回归.研究表明,在特定条件下,各类遥感特征参量与土壤盐分呈现出较强的相关关系,在土壤盐分建模中具有巨大的潜力[14].Bouaziz等[76]利用MODIS数据和多元线性回归,在土壤盐分监测研究中发现,将盐分指数(SI2)与波段3(648 nm)反射率结合到统计模型中,能够更好地反映出土壤盐分在空间的扩散情况.Judkins等[83]研究发现,Landsat5 TM传感器的波段7、变换型归一化植被指数(transformed normalized difference vegetation index,TNDVI)以及通过缨帽变换法(tasseled cap transformation,TCT)得到的缨帽指数3和5,与土壤盐分变化呈现较高的相关性,随后将这些光谱参量混合到多元回归模型中,成功进行了土壤表面盐分制图.Allbed等[24]利用遥感数据对沙特阿拉伯哈萨绿洲进行了研究,采用基于遥感指标的统计回归模型,成功预测和绘制了该地区的土壤盐分含量空间变化图; 吴霞等[84]利用Landsat8数据构建了盐渍化评价指数,基于相关分析与曲线回归分析法对宁夏银北灌区土壤盐度进行了定量分析和预测. ...
Detection and modeling of soil salinity variations in arid lands using remote sensing data
1
2021
... 然而,基于线性回归的反演模型无法完全解释变量之间的复杂相互作用[85].混合模型通过组合多个模型来克服各模型中的局限性,可提供更为准确、可靠的模型反演精度,逐渐应用于数据采集较差地区的土壤盐分含量预测[86],如统计模型中的协同克里格和回归克里格法可以利用多个变量之间的回归分析来预测目标变量在低采样区的分布[87]. ...
Weakly-coupled geo-statistical mapping of soil salinity to stepwise multiple linear regression of MODIS spectral image products
1
2019
... 然而,基于线性回归的反演模型无法完全解释变量之间的复杂相互作用[85].混合模型通过组合多个模型来克服各模型中的局限性,可提供更为准确、可靠的模型反演精度,逐渐应用于数据采集较差地区的土壤盐分含量预测[86],如统计模型中的协同克里格和回归克里格法可以利用多个变量之间的回归分析来预测目标变量在低采样区的分布[87]. ...
Soil salinity prediction and its severity mapping using a suitable interpolation method on data collected by electromagnetic induction method
1
2022
... 然而,基于线性回归的反演模型无法完全解释变量之间的复杂相互作用[85].混合模型通过组合多个模型来克服各模型中的局限性,可提供更为准确、可靠的模型反演精度,逐渐应用于数据采集较差地区的土壤盐分含量预测[86],如统计模型中的协同克里格和回归克里格法可以利用多个变量之间的回归分析来预测目标变量在低采样区的分布[87]. ...
艾比湖流域不同土地覆盖类型土壤养分高光谱反演模型研究
1
2016
... PLSR方法综合了PCA、典型相关性分析和多元线性回归的优点,在同时多个遥感特征参量建模条件下,能够有效地处理变量之间强共线性和噪声影响等问题[77].PLSR首先对各变量成分进行有效性验证,并根据相关性自动筛选和重组变量,最终提取具有最佳系统解释力的新成分进行回归建模[88].近年来,PLSR被广泛用于高光谱数据建模,能够建立光谱数据与土壤理化性质之间的可靠关系.例如,Bai等[78]将PLSR模型应用于HJ-1A高光谱数据,成功绘制了中国松嫩平原北部土壤盐度和碱度的空间分布图,Zhang等[79]建立了土壤盐分与土壤光谱反射率的PLSR模型和PCA模型,并证实了PLSR模型准确性明显优于PCA模型; Sidike等[66]采用PLSR对中国平罗地区的土壤盐分进行估算,结果显示其估算精度明显优于逐步回归方法. ...
艾比湖流域不同土地覆盖类型土壤养分高光谱反演模型研究
1
2016
... PLSR方法综合了PCA、典型相关性分析和多元线性回归的优点,在同时多个遥感特征参量建模条件下,能够有效地处理变量之间强共线性和噪声影响等问题[77].PLSR首先对各变量成分进行有效性验证,并根据相关性自动筛选和重组变量,最终提取具有最佳系统解释力的新成分进行回归建模[88].近年来,PLSR被广泛用于高光谱数据建模,能够建立光谱数据与土壤理化性质之间的可靠关系.例如,Bai等[78]将PLSR模型应用于HJ-1A高光谱数据,成功绘制了中国松嫩平原北部土壤盐度和碱度的空间分布图,Zhang等[79]建立了土壤盐分与土壤光谱反射率的PLSR模型和PCA模型,并证实了PLSR模型准确性明显优于PCA模型; Sidike等[66]采用PLSR对中国平罗地区的土壤盐分进行估算,结果显示其估算精度明显优于逐步回归方法. ...
Comparison and evaluation of different dryness indices based on vegetation indices-land surface temperature/albedo feature space
1
2021
... 研究表明,通过各类特征参量构建不同维度的特征空间反演模型,能够实现土壤盐渍化的定量监测[89].丁建丽等[73]从Landsat TM影像中提取了改良土壤调整后的植被指数(modified soil-adjusted vegetation index,MSAVI)和WI,构建了二维特征空间,并证实其与干旱区绿洲表层的土壤盐分密切相关; 王飞等[90]综合植被和土壤信息,提出了NDVI-SI特征空间概念,对新疆玉田绿洲土壤盐碱化进行定量分析和监测; Guo等[91]利用土壤与植被的协同关系构建了二维特征空间模型,证实该模型在监测黄河三角洲地区土壤盐渍化方面具有较大的潜力; 冯娟等[92]以表面反照率为基础构建特征空间,发现基于地表反照率和土壤调节植被指数的监测模型能够准确、高效地分析研究区域的土壤盐渍化程度.除此之外,三维技术通过引入更多的特征空间,以弥补二维特征空间对盐渍化土壤多因素分析不足.如Yao等[93]基于地表温度、SI和NDVI构建了三维特征空间模型,对中国渭干河-库车绿洲的土壤盐分含量进行了评估,研究结果表明,该模型能够快速、相对准确的监测研究区土壤盐渍化状态. ...
基于NDVI-SI特征空间的土壤盐渍化遥感模型
1
2010
... 研究表明,通过各类特征参量构建不同维度的特征空间反演模型,能够实现土壤盐渍化的定量监测[89].丁建丽等[73]从Landsat TM影像中提取了改良土壤调整后的植被指数(modified soil-adjusted vegetation index,MSAVI)和WI,构建了二维特征空间,并证实其与干旱区绿洲表层的土壤盐分密切相关; 王飞等[90]综合植被和土壤信息,提出了NDVI-SI特征空间概念,对新疆玉田绿洲土壤盐碱化进行定量分析和监测; Guo等[91]利用土壤与植被的协同关系构建了二维特征空间模型,证实该模型在监测黄河三角洲地区土壤盐渍化方面具有较大的潜力; 冯娟等[92]以表面反照率为基础构建特征空间,发现基于地表反照率和土壤调节植被指数的监测模型能够准确、高效地分析研究区域的土壤盐渍化程度.除此之外,三维技术通过引入更多的特征空间,以弥补二维特征空间对盐渍化土壤多因素分析不足.如Yao等[93]基于地表温度、SI和NDVI构建了三维特征空间模型,对中国渭干河-库车绿洲的土壤盐分含量进行了评估,研究结果表明,该模型能够快速、相对准确的监测研究区土壤盐渍化状态. ...
基于NDVI-SI特征空间的土壤盐渍化遥感模型
1
2010
... 研究表明,通过各类特征参量构建不同维度的特征空间反演模型,能够实现土壤盐渍化的定量监测[89].丁建丽等[73]从Landsat TM影像中提取了改良土壤调整后的植被指数(modified soil-adjusted vegetation index,MSAVI)和WI,构建了二维特征空间,并证实其与干旱区绿洲表层的土壤盐分密切相关; 王飞等[90]综合植被和土壤信息,提出了NDVI-SI特征空间概念,对新疆玉田绿洲土壤盐碱化进行定量分析和监测; Guo等[91]利用土壤与植被的协同关系构建了二维特征空间模型,证实该模型在监测黄河三角洲地区土壤盐渍化方面具有较大的潜力; 冯娟等[92]以表面反照率为基础构建特征空间,发现基于地表反照率和土壤调节植被指数的监测模型能够准确、高效地分析研究区域的土壤盐渍化程度.除此之外,三维技术通过引入更多的特征空间,以弥补二维特征空间对盐渍化土壤多因素分析不足.如Yao等[93]基于地表温度、SI和NDVI构建了三维特征空间模型,对中国渭干河-库车绿洲的土壤盐分含量进行了评估,研究结果表明,该模型能够快速、相对准确的监测研究区土壤盐渍化状态. ...
Dynamic monitoring of soil salinization in Yellow River Delta utilizing MSAVI-SI feature space models with Landsat images
1
2019
... 研究表明,通过各类特征参量构建不同维度的特征空间反演模型,能够实现土壤盐渍化的定量监测[89].丁建丽等[73]从Landsat TM影像中提取了改良土壤调整后的植被指数(modified soil-adjusted vegetation index,MSAVI)和WI,构建了二维特征空间,并证实其与干旱区绿洲表层的土壤盐分密切相关; 王飞等[90]综合植被和土壤信息,提出了NDVI-SI特征空间概念,对新疆玉田绿洲土壤盐碱化进行定量分析和监测; Guo等[91]利用土壤与植被的协同关系构建了二维特征空间模型,证实该模型在监测黄河三角洲地区土壤盐渍化方面具有较大的潜力; 冯娟等[92]以表面反照率为基础构建特征空间,发现基于地表反照率和土壤调节植被指数的监测模型能够准确、高效地分析研究区域的土壤盐渍化程度.除此之外,三维技术通过引入更多的特征空间,以弥补二维特征空间对盐渍化土壤多因素分析不足.如Yao等[93]基于地表温度、SI和NDVI构建了三维特征空间模型,对中国渭干河-库车绿洲的土壤盐分含量进行了评估,研究结果表明,该模型能够快速、相对准确的监测研究区土壤盐渍化状态. ...
基于Albedo-MSAVI特征空间的渭库绿洲土壤盐渍化研究
1
2018
... 研究表明,通过各类特征参量构建不同维度的特征空间反演模型,能够实现土壤盐渍化的定量监测[89].丁建丽等[73]从Landsat TM影像中提取了改良土壤调整后的植被指数(modified soil-adjusted vegetation index,MSAVI)和WI,构建了二维特征空间,并证实其与干旱区绿洲表层的土壤盐分密切相关; 王飞等[90]综合植被和土壤信息,提出了NDVI-SI特征空间概念,对新疆玉田绿洲土壤盐碱化进行定量分析和监测; Guo等[91]利用土壤与植被的协同关系构建了二维特征空间模型,证实该模型在监测黄河三角洲地区土壤盐渍化方面具有较大的潜力; 冯娟等[92]以表面反照率为基础构建特征空间,发现基于地表反照率和土壤调节植被指数的监测模型能够准确、高效地分析研究区域的土壤盐渍化程度.除此之外,三维技术通过引入更多的特征空间,以弥补二维特征空间对盐渍化土壤多因素分析不足.如Yao等[93]基于地表温度、SI和NDVI构建了三维特征空间模型,对中国渭干河-库车绿洲的土壤盐分含量进行了评估,研究结果表明,该模型能够快速、相对准确的监测研究区土壤盐渍化状态. ...
基于Albedo-MSAVI特征空间的渭库绿洲土壤盐渍化研究
1
2018
... 研究表明,通过各类特征参量构建不同维度的特征空间反演模型,能够实现土壤盐渍化的定量监测[89].丁建丽等[73]从Landsat TM影像中提取了改良土壤调整后的植被指数(modified soil-adjusted vegetation index,MSAVI)和WI,构建了二维特征空间,并证实其与干旱区绿洲表层的土壤盐分密切相关; 王飞等[90]综合植被和土壤信息,提出了NDVI-SI特征空间概念,对新疆玉田绿洲土壤盐碱化进行定量分析和监测; Guo等[91]利用土壤与植被的协同关系构建了二维特征空间模型,证实该模型在监测黄河三角洲地区土壤盐渍化方面具有较大的潜力; 冯娟等[92]以表面反照率为基础构建特征空间,发现基于地表反照率和土壤调节植被指数的监测模型能够准确、高效地分析研究区域的土壤盐渍化程度.除此之外,三维技术通过引入更多的特征空间,以弥补二维特征空间对盐渍化土壤多因素分析不足.如Yao等[93]基于地表温度、SI和NDVI构建了三维特征空间模型,对中国渭干河-库车绿洲的土壤盐分含量进行了评估,研究结果表明,该模型能够快速、相对准确的监测研究区土壤盐渍化状态. ...
Soil salinization monitoring in the Werigan-Kuqa Oasis,China,based on a three-dimensional feature space model with machine learning algorithm
1
2021
... 研究表明,通过各类特征参量构建不同维度的特征空间反演模型,能够实现土壤盐渍化的定量监测[89].丁建丽等[73]从Landsat TM影像中提取了改良土壤调整后的植被指数(modified soil-adjusted vegetation index,MSAVI)和WI,构建了二维特征空间,并证实其与干旱区绿洲表层的土壤盐分密切相关; 王飞等[90]综合植被和土壤信息,提出了NDVI-SI特征空间概念,对新疆玉田绿洲土壤盐碱化进行定量分析和监测; Guo等[91]利用土壤与植被的协同关系构建了二维特征空间模型,证实该模型在监测黄河三角洲地区土壤盐渍化方面具有较大的潜力; 冯娟等[92]以表面反照率为基础构建特征空间,发现基于地表反照率和土壤调节植被指数的监测模型能够准确、高效地分析研究区域的土壤盐渍化程度.除此之外,三维技术通过引入更多的特征空间,以弥补二维特征空间对盐渍化土壤多因素分析不足.如Yao等[93]基于地表温度、SI和NDVI构建了三维特征空间模型,对中国渭干河-库车绿洲的土壤盐分含量进行了评估,研究结果表明,该模型能够快速、相对准确的监测研究区土壤盐渍化状态. ...
High density biomass estimation for wetland vegetation using WorldView-2 imagery and random forest regression algorithm
1
2012
... RF是一种集成学习方法,该方法通过使用随机不相关的决策树来建立分类和回归问题的预测模型[94].近年来,RF在植被生长指标反演和土壤理化参数估计中得到广泛的应用.如黄晓宇等[8]在干旱地区绿洲土壤盐分研究中,基于Landsat8 OLI影像建立了多个土壤盐分反演模型,并指出相比于经典统计模型,RF建模方法的反演精度更高; Sui等[95]基于水文连通性度量和RF算法,在海岸带土壤盐分研究中开发了基于原始观测和卫星数据的土壤盐分反演模型; 胡婕[96]以高光谱一阶微分、宽带谱指数和窄带谱指数作为输入变量,比较了PLSR和RF方法对土壤盐分的估算效果,结果表明,RF模型能够更好地利用光谱数据预测土壤盐分含量,并在裸土区模型的预测精度表现最佳. ...
Soil salinity estimation over coastal wetlands based on random forest algorithm and hydrological connectivity metric
1
2022
... RF是一种集成学习方法,该方法通过使用随机不相关的决策树来建立分类和回归问题的预测模型[94].近年来,RF在植被生长指标反演和土壤理化参数估计中得到广泛的应用.如黄晓宇等[8]在干旱地区绿洲土壤盐分研究中,基于Landsat8 OLI影像建立了多个土壤盐分反演模型,并指出相比于经典统计模型,RF建模方法的反演精度更高; Sui等[95]基于水文连通性度量和RF算法,在海岸带土壤盐分研究中开发了基于原始观测和卫星数据的土壤盐分反演模型; 胡婕[96]以高光谱一阶微分、宽带谱指数和窄带谱指数作为输入变量,比较了PLSR和RF方法对土壤盐分的估算效果,结果表明,RF模型能够更好地利用光谱数据预测土壤盐分含量,并在裸土区模型的预测精度表现最佳. ...
1
2019
... RF是一种集成学习方法,该方法通过使用随机不相关的决策树来建立分类和回归问题的预测模型[94].近年来,RF在植被生长指标反演和土壤理化参数估计中得到广泛的应用.如黄晓宇等[8]在干旱地区绿洲土壤盐分研究中,基于Landsat8 OLI影像建立了多个土壤盐分反演模型,并指出相比于经典统计模型,RF建模方法的反演精度更高; Sui等[95]基于水文连通性度量和RF算法,在海岸带土壤盐分研究中开发了基于原始观测和卫星数据的土壤盐分反演模型; 胡婕[96]以高光谱一阶微分、宽带谱指数和窄带谱指数作为输入变量,比较了PLSR和RF方法对土壤盐分的估算效果,结果表明,RF模型能够更好地利用光谱数据预测土壤盐分含量,并在裸土区模型的预测精度表现最佳. ...
1
2019
... RF是一种集成学习方法,该方法通过使用随机不相关的决策树来建立分类和回归问题的预测模型[94].近年来,RF在植被生长指标反演和土壤理化参数估计中得到广泛的应用.如黄晓宇等[8]在干旱地区绿洲土壤盐分研究中,基于Landsat8 OLI影像建立了多个土壤盐分反演模型,并指出相比于经典统计模型,RF建模方法的反演精度更高; Sui等[95]基于水文连通性度量和RF算法,在海岸带土壤盐分研究中开发了基于原始观测和卫星数据的土壤盐分反演模型; 胡婕[96]以高光谱一阶微分、宽带谱指数和窄带谱指数作为输入变量,比较了PLSR和RF方法对土壤盐分的估算效果,结果表明,RF模型能够更好地利用光谱数据预测土壤盐分含量,并在裸土区模型的预测精度表现最佳. ...
Estimation of heavy metal concentrations in reclaimed mining soils using reflectance spectroscopy
1
2014
... SVM是一种能够实现结构风险最小化思想的方法,可有效解决小样本、非线性和高维数据等问题.相比传统的统计方法,SVM具有较强的表达能力、泛化能力和学习效率等优势,便于与多源信息相结合,从而实现更高的反演精度[97].Cai等[98]基于多光谱和纹理特征组合,利用SVM分类器对受盐分影响的土壤进行识别,证实了SVM分类器能够有效提取银川平原土壤盐渍化分布信息; Guan等[82]在土壤电导率值的动态预测中引入SVM理论,构建了土壤盐分动态预测模型,用于盐渍化灌区的灌溉水管理,结果表明,相较于神经网络模型,SVM在土壤电导率值预测方面具有更大的优势. ...
A method of salt-affected soil information extraction based on a support vector machine with texture features
1
2010
... SVM是一种能够实现结构风险最小化思想的方法,可有效解决小样本、非线性和高维数据等问题.相比传统的统计方法,SVM具有较强的表达能力、泛化能力和学习效率等优势,便于与多源信息相结合,从而实现更高的反演精度[97].Cai等[98]基于多光谱和纹理特征组合,利用SVM分类器对受盐分影响的土壤进行识别,证实了SVM分类器能够有效提取银川平原土壤盐渍化分布信息; Guan等[82]在土壤电导率值的动态预测中引入SVM理论,构建了土壤盐分动态预测模型,用于盐渍化灌区的灌溉水管理,结果表明,相较于神经网络模型,SVM在土壤电导率值预测方面具有更大的优势. ...
1
2013
... 各类机器学习算法均能使预测模型从光谱和空间模式中进行学习,并根据输入的数据特征进行评估.研究表明,在土壤盐分遥感反演中,BPNN收敛速度较慢,存在局部极小值,且没有结构判定的理论支持[99]; SVM基于结构风险最小化原则,可以较好地解决局部极小值、非线性和高维数等实际问题[13],但其对参数和核函数的选择过于敏感,在求解多分类问题时存在不足[100]; RF对异常值不太敏感[101],在预测结果方面具有高准确性、计算变量重要性的优点,能够对大量预测变量之间复杂的相互作用进行解释[102].目前,将多机器学习方法相结合构建土壤盐渍化反演模型的手段也在逐渐应用,以尽可能提高模型反演精度. ...
Extracting soil salinization information with a fractional-order filtering algorithm and grid-search support vector machine (GS-SVM) model
1
2020
... 各类机器学习算法均能使预测模型从光谱和空间模式中进行学习,并根据输入的数据特征进行评估.研究表明,在土壤盐分遥感反演中,BPNN收敛速度较慢,存在局部极小值,且没有结构判定的理论支持[99]; SVM基于结构风险最小化原则,可以较好地解决局部极小值、非线性和高维数等实际问题[13],但其对参数和核函数的选择过于敏感,在求解多分类问题时存在不足[100]; RF对异常值不太敏感[101],在预测结果方面具有高准确性、计算变量重要性的优点,能够对大量预测变量之间复杂的相互作用进行解释[102].目前,将多机器学习方法相结合构建土壤盐渍化反演模型的手段也在逐渐应用,以尽可能提高模型反演精度. ...
Hyperspectral remote sensing image classification based on the integration of support vector machine and random forest
1
2012
... 各类机器学习算法均能使预测模型从光谱和空间模式中进行学习,并根据输入的数据特征进行评估.研究表明,在土壤盐分遥感反演中,BPNN收敛速度较慢,存在局部极小值,且没有结构判定的理论支持[99]; SVM基于结构风险最小化原则,可以较好地解决局部极小值、非线性和高维数等实际问题[13],但其对参数和核函数的选择过于敏感,在求解多分类问题时存在不足[100]; RF对异常值不太敏感[101],在预测结果方面具有高准确性、计算变量重要性的优点,能够对大量预测变量之间复杂的相互作用进行解释[102].目前,将多机器学习方法相结合构建土壤盐渍化反演模型的手段也在逐渐应用,以尽可能提高模型反演精度. ...
环境敏感变量优选及机器学习算法预测绿洲土壤盐分
1
2018
... 各类机器学习算法均能使预测模型从光谱和空间模式中进行学习,并根据输入的数据特征进行评估.研究表明,在土壤盐分遥感反演中,BPNN收敛速度较慢,存在局部极小值,且没有结构判定的理论支持[99]; SVM基于结构风险最小化原则,可以较好地解决局部极小值、非线性和高维数等实际问题[13],但其对参数和核函数的选择过于敏感,在求解多分类问题时存在不足[100]; RF对异常值不太敏感[101],在预测结果方面具有高准确性、计算变量重要性的优点,能够对大量预测变量之间复杂的相互作用进行解释[102].目前,将多机器学习方法相结合构建土壤盐渍化反演模型的手段也在逐渐应用,以尽可能提高模型反演精度. ...
环境敏感变量优选及机器学习算法预测绿洲土壤盐分
1
2018
... 各类机器学习算法均能使预测模型从光谱和空间模式中进行学习,并根据输入的数据特征进行评估.研究表明,在土壤盐分遥感反演中,BPNN收敛速度较慢,存在局部极小值,且没有结构判定的理论支持[99]; SVM基于结构风险最小化原则,可以较好地解决局部极小值、非线性和高维数等实际问题[13],但其对参数和核函数的选择过于敏感,在求解多分类问题时存在不足[100]; RF对异常值不太敏感[101],在预测结果方面具有高准确性、计算变量重要性的优点,能够对大量预测变量之间复杂的相互作用进行解释[102].目前,将多机器学习方法相结合构建土壤盐渍化反演模型的手段也在逐渐应用,以尽可能提高模型反演精度. ...