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1.
开展干旱预测是有效应对干旱风险的前提基础,根据1960-2016年三江平原7个站点逐日降水和气温数据,利用ARIMA和ANN模型对不同时间尺度标准化降水蒸散指数（SPEI）序列进行分析建模预测。借助相关系数R、纳什效率系数NSE、Kendall秩相关系数τ、均方误差MSE和Kolmogorov-Smirnov （K-S）检验对模型的有效性进行了判定,然后分别用ARIMA和ANN模型进行12步预测,并将预测值与实际值进行比较。结果表明：（1） ARIMA模型和ANN模型对SPEI的预测能力都随时间尺度的增加而逐渐提高。（2）两种模型对3、6个月尺度SPEI的预测精度偏低,9、12、24个月的SPEI的预测精度在70%以上;（3）SPEI-9、SPEI-12、SPEI-24三个时间尺度ANN模型的预测精度优于ARIMA模型。 相似文献
2.
提高干旱预测精度能为流域干旱应对及风险防范提供可靠数据支撑,构建比选合适的干旱模型是当前研究的热点。研究以4个时间尺度（3、6、9、12月）标准化降水指数（SPI）为表征指标,利用小波神经网络（WNN）、支持向量回归（SVR）、随机森林（RF）三种机器学习算法分别构建了海河北系干旱预测模型,利用Kendall、K-S、MAE三种检验方法判定模型表现及其稳定性。研究表明：（1） WNN、SVR模型呈现结果在不同时间尺度SPI存在差异,WNN最适合12个月尺度SPI干旱预测;SVR最适合6个月尺度SPI干旱预测。（2） 对3、12个月尺度SPI,RF预测性能最优（Kendall>0.898,MAE<0.05）;对6、9个月尺度SPI,SVR预测性能最优（Kendall>0.95,MAE<0.04）。（3） 模型预测性能稳定性存在区别,RF预测稳定性最高,其次为SVR。（4） 构建的三种模型表现异同主要是因为SVR转为凸优化问题解决了WNN易陷入局部最优解的不足,从而提高了模型预测性能,RF集成多样化回归树,降低了弱学习器的负面影响,提高了模型预测准确率及稳定性,同时,RF处理包含噪声的降水数据的能力更强。 相似文献
3.
为探究不同程度干旱胁迫对华北一作区马铃薯生长发育及产量的影响,以内蒙古呼和浩特市武川县为例,基于多年马铃薯生长发育资料和气象资料,对APSIM-Potato模型进行调参与验证,评价模型在武川地区的适用性。利用验证后的模型模拟马铃薯叶面积指数（LAI）、地上部生物量和产量对不同发育阶段干旱胁迫的响应。结果表明：（1） 各发育阶段天数的模拟值与实测值的均方根误差（RMSE）均在3 d内;LAI、地上部生物量和产量的模拟值与实测值的归一化均方根误差（NRMSE）分别为12.82%、17.35%和14.48%,均低于20%,表明APSIM-Potato模型在武川地区具有较好的适用性。（2） 随着干旱胁迫时间和强度的增加,马铃薯LAI、地上部生物量和产量随之减小。模拟单一发育阶段干旱胁迫时,马铃薯LAI、地上部生物量和产量对分枝-开花期水分胁迫的响应最大;模拟连续发育阶段干旱胁迫时,LAI、地上部生物量和产量对全生育期水分胁迫的响应最大。 相似文献
4.
干旱是一种常见且严重的自然灾害,极大地影响着我国的农业生产。以河南省为例,利用MODIS产品植被指数和地表温度数据,构建表征区域干旱特征的植被供水指数（VSWIN、VSWIE）,并与河南省16个国家级气象站点数据计算的2000-2016年不同时间尺度的标准化降水指数（SPI）进行对比分析。结果表明：VSWIE比VSWIN更适用于河南省干旱的研究;3个月和12个月尺度的SPI值与VSWI的相关性较高;从时间上看,河南省发生干旱频率较高,春旱和夏旱发生频率分别为0.33和0.30,总体干旱趋势更加明显,其中春旱最严重的是2000年,夏旱最严重的是2014年;从空间上来看,豫北和豫西地区比豫南干旱程度严重。 相似文献
5.
土壤盐渍化的遥感监测依赖于高时空分辨率影像,但受经费预算、卫星回访周期及天气的影响,高时空分辨率的遥感影像较难获取,这就限制了根据采样时间来获取对应时期遥感影像进行土壤盐渍化监测反演的应用。为此,提出融合MODIS和Landsat影像生成高时空分辨率影像来提取土壤盐渍化信息,为时空影像进行土壤盐渍化监测研究提供数据参考。以渭干河—库车河绿洲为研究区,利用增强型时空自适应融合率反射模型（Enhanced spatial and temporal adaptive reflectance fusion model,ESTARFM）和灵活的时空融合模型（Flexible spatiotemporal data fusion,FSDAF）,对MODIS和Landsat影像进行时空融合,并基于融合影像数据构建了关于土壤电导率（EC）的随机森林（RF）预测模型,对比分析时空融合影像应用于土壤盐渍化遥感监测的适用性。结果表明：ESTARFM融合影像的特征波段反射率与Landsat验证影像对应波段反射率一致性决定系数R2（Red）=0.8066、R2（SWIR2）=0.8444;FSDAF融合影像的特征波段与Landsat验证影像对应波段反射率一致性决定系数R2（Red）=0.6999、R2（SWIR2）=0.7493;基于ESTARFM融合影像构建的EC值预测模型精度最高,R2=0.9268,基于FSDAF融合影像构建的EC值预测模型精度良好,R2=0.8987,基于验证影像构建的EC值预测模型R2=0.9103; ESTARFM模型的融合精度高于FSDAF模型,并且基于融合影像构建的EC值预测模型效果良好。 相似文献
6.
城市高速发展引起了区域土地利用格局的改变,不仅影响生态环境质量,而且还对生态系统服务的空间格局产生影响,在此基础上优化生态系统服务显得至关重要。在泾河流域2000—2020年净初级生产力（Net primary productivity, NPP）、农业生产力、土壤保持和产水服务空间评估的基础上,将贝叶斯网络和生态系统服务相结合,在关键变量子集和可视化的最优状态子集的基础上,评估了4种生态系统服务需要优化的区域,为区域经济和生态和谐发展提供参考。结果表明：（1） 水文评价模型（Soil and water assessment tool, SWAT）模型能较准确地模拟区域的径流量。通过模拟值和观测值对比分析,该模型具有较高的决定性系数（R2>0.6）和纳什效率系数（NSE>0.5）,可为进一步评估产水服务提供保障。（2） 2000—2020年泾河流域4种生态系统服务的时空差异性较为显著。在时间尺度上,4种生态系统服务均呈现波动中上升的趋势,在空间尺度上呈现较为稳定的变化趋势。（3） 通过对4种生态系统服务优化区域进行叠加分析,发现综合优化区域集中在彭阳县的中部和西南部以及环县的零星区域。研究结果对指导优化区域进行生态系统的可持续管理以及改善生态系统的退化状况具有重要意义。 相似文献
7.
基于GAMLSS模型的水文干旱指数研究——以玛纳斯河流域为例 总被引：1，自引：0，他引：1
传统的水文干旱指数是在一致性条件下确定的,而在非一致情况下水文干旱指数的识别精度受到质疑。特别是当全球气候发生剧烈变化的时候,应用合适的干旱指数可以增加干旱预警的精确度。一般在非一致情况下,通常会认为干旱指数的概率分布参数服从时间或者其他协变量的线性或者非线性变化。因此以玛纳斯河流域肯斯瓦特站为例,构建以时间为协变量的GAMLSS模型,建立非一致情况的标准化径流指数SRIns,并对比分析,讨论其适用性。结果表明：① 肯斯瓦特站1957—2014年期间,径流量的变化趋势比降水和气温的变化趋势更为明显,径流发生明显变化主要集中在秋季和冬季,降水全年各月的变化趋势不明显,气温则在春季和夏季变化较剧烈。② 通过对比研究区1957—2014年内有历史资料记载的历史干旱事件,SRIns对于研究区干旱事件的识别更准确,SRIns识别的严重干旱和极度干旱事件的发生频率要比SRIs高。③ 通过游程理论识别出干旱特征变量,将干旱特征变量采用均匀分布随机化处理可以提高干旱历时序列的拟合精度。干旱特征变量序列的最优分布均为对数正态分布。④ SRIns和SRIs的干旱特征变量的二维联合分布的最优Copula函数均为joe函数。通过对比干旱特征变量二维联合概率和重现期,SRIns可以缩小风险区间,增加干旱风险预警的精度,因此更适用于该研究区的干旱预测与风险评估。 相似文献
8.
基于站点降雨量最优拟合函数的SPI指数计算 总被引：2，自引：0，他引：2
《干旱区地理》2016,(3)
标准化降水指数(SPI)能较好地反映不同时间尺度和区域的旱涝状况,时空适应性较强,成为科学研究和实际应用最广泛的描述多时间尺度的气象干旱指标,采用不同的概率分布函数拟合降雨量系列,将会得到不同的SPI值。利用淮河流域30个气象站点1951-2013年间约60 a的逐月降雨资料,分别采用7种不同分布函数(Gamma分布、皮尔逊III型分布、正态分布、对数正态分布、广义Pareto分布、广义Logistic分布和Weibull分布)对各站点不同时间尺度(1、3、6、12和24 mon)各月份降雨系列进行拟合,以K-S方法检验了各分布函数的拟合效果,并以均方根误差(RMSE)最小为准则选取的站点各月份最优分布函数OPT作为参考,分析比较上述7种分布函数模拟的不同时间尺度下的SPI时间序列。结果表明:在各不同时间尺度上,采用皮尔逊III型分布作为计算SPI指数的分布函数误差最小,其模拟的SPI值各站点总偏差平均值均在5%以下,Weibull分布和对数正态分布计算得到的SPI时间系列结果次之,它们模拟的SPI值各站点总偏差平均值介于5%~10%之间;当前我国气象部门统一采用的Gamma分布函数,并非计算SPI指数的最佳选择,各不同时间尺度下,采用Gamma分布计算的SPI值各站点总偏差平均值均在10%左右。其他函数,如正态分布、广义Pareto分布和广义Logistic分布,其误差介于10%~30%之间,均超过采用Gamma分布计算的结果。 相似文献
9.
本文提出一种基于随机森林的元胞自动机城市扩展(RF-CA)模型。通过在多个决策树的生成过程中分别对训练样本集和分裂节点的候选空间变量引入随机因素,提取城市扩展元胞自动机的转换规则。该模型便于并行构建,能在运算量没有显著增加的前提下提高预测的精度,对城市扩展中存在的随机因素有较强的容忍度。RF-CA模型可进行袋外误差估计,以快速获取模型参数;也可度量空间变量重要性,解释各空间变量在城市扩展中的作用。将该模型应用于佛山市1988-2012年的城市扩展模拟中,结果表明,与常用的逻辑回归模型相比,RF-CA模型进行模拟和预测分别能够提高1.7%和2.6%的精度,非常适用于复杂非线性特征的城市系统演变模型与扩展研究;通过对影响佛山市城市扩展的空间变量进行重要性度量,发现对佛山城市扩张模拟研究而言,距国道的距离与距城市中心的距离具有最重要的作用。 相似文献
10.
中国土壤温度的空间插值方法比较 总被引：15，自引：1，他引：14
利用中国698个气象站点1971~2000年的地面气候资料,采用三种不同方法预测中国0cm、20cm和40cm深度年均土壤温度的空间分布,其中普通克里格和泛克里格法直接以年均土壤温度数据为源数据、回归克里格法以中国年均气温数据和中国DEM数据为源数据进行预测。预测结果的准确性通过平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)值来评价。结果表明回归克里格法预测的MAE值和RMSE值均为最小,说明其预测结果的准确性最好、预测的极端误差也最小;其次为泛克里格法;普通克里格法预测的效果最差。回归克里格法预测结果由于采用了中国DEM数据进行修正,在空间特征表达方面能够更好地表达复杂地形地区的局部变异,其平滑效应明显小于泛克里格法和普通克里格法的预测结果。 相似文献
11.
在实地农户调查的基础上,通过把农户活动空间划分为局部（L）、村庄（V）、区域（R）和国家（N）4个尺度空间,分析农户活动空间策略;并构建多元逻辑回归模型,从农户特征、地理因素分析农户活动空间策略选择的影响因素。研究发现,在活动空间选择方面,农户往往以局部空间为基础,向其他活动空间拓展,采取空间组合策略。各活动空间对农户收入的贡献程度不同,国家活动空间对农户收入贡献最大。影响因素方面,农户所处的区位、拥有的劳动力数量显著的影响农户活动空间策略选择;初中教育水平对农户在区域、国家尺度上的活动影响显著;较少的耕地与农户活动空间策略选择具有相关性;通达性主要影响区域尺度活动空间选择。镇域经济发展水平对农户活动空间策略选择整体上不显著。 相似文献
12.
MODIS干旱指数对华北干旱的敏感性分析 总被引：2，自引：0，他引：2
针对近年来干旱发生频繁的华北地区,通过利用2000-2009年MODIS数据和气象观测站降水资料,建立草地和农田距平植被指数(AVI)与不同时间尺度标准化降水指数(SPI)之间的相关统计模型,比较AVI和距平水分指数(AWI)对干旱响应的敏感性。结果表明：(1)植被生长季AVI与不同时间尺度SPI的相关关系不同。草地AVI与1个月尺度的SPI(即1-SPI)相关系数较低,而与3-SPI相关最显著;而农田区AVI与SPI的相关性较低,总体上农田AVI与3-SPI的相关性较高;(2) AWI与AVI类似,也对SPI存在时滞响应,均与3-SPI有着极显著的相关关系,并且在干旱发生较严重的6~8月份AWI与3-SPI的相关性好于AVI与3-SPI的相关性;(3)运用AWI反演的华北地区2009年夏季干旱分布图较好地反映了旱情的时空分布,与相关气象资料结果相符合。 相似文献
13.
地表大气温度是区域水循环研究与模型模拟中的关键因子,其日尺度的空间分布信息是众多生态、水文模型的重要输入。对于缺资料地区,尤其是在地形复杂地区,地表大气温度空间分布数据往往难以获得。基于多源空间信息,首先利用KLEMEN法反演得到研究区卫星过境时刻瞬时地表气温空间分布信息,然后通过建立的时间尺度转化方程实现研究区日均气温空间分布数据的获取。结果表明:研究中所提取的瞬时气温数据精度较高,RMSE为2.33℃,R2约为0.78;所建立的时间尺度转化方程可信度高,R2约为0.98,RMSE约为2℃;在不依赖于地面观测数据的条件下,研究所提取的日均气温数据总体精度R2为0.90,RMSE为4.63℃,且高温部分模拟精度高于低温部分。研究方法具有很好的可移植性,可应用于其他缺资料地区。 相似文献
14.
青藏高原是全球气候变化的敏感区,气温和降水量的空间分布及变化趋势是气候变化研究的核心和基础,为开展生态环境变化评估提供基础资料。基于2000—2018年青海湖流域及其周边气象站观测数据,以高程为协变量,结合专业气象插值软件ANUSPLIN对气温和降水量进行空间插值。利用线性回归法分析了青海湖流域2000—2018年气温和降水量的变化趋势;利用双变量空间自相关分析法分析了青海湖流域气温和降水量空间匹配关系。结果表明：（1） 2000—2018年青海湖流域年平均气温呈显著增加趋势,平均增速为0.30 ℃·（10a）-1,春季增温显著。（2） 降水量呈显著增加趋势,平均增速为73.20 mm·（10a）-1,春夏季增速显著、秋季变化不明显、冬季趋于变干。（3） 青海湖流域气温和降水量空间匹配差异显著。从年尺度来看,气温和降水量莫兰指数（Moran’s I）为-0.66,表现为显著的负相关,面积比为67.56%,水热组合空间匹配不佳。从季节尺度来看,青海湖流域春季、夏季、秋季和冬季的气温和降水量Moran’s I分别为-0.49、-0.80、-0.32和-0.14,均为空间负相关。春夏季,流域低海拔区域气温逐渐升高,高海拔区域降水量逐渐增多,气温和降水量空间负相关面积逐渐增大,水热组合空间匹配不佳。值得强调的是青海湖巨大水体对环湖区局地气温的调节作用明显,是青海湖流域的“气候调节器”。 相似文献
15.
《干旱区地理》2021,44(5):1240-1249
基于标准化降水指数(SPI)方法,对1971—2017年大理河流域干旱变化特征及其与极端降水的联系进行了分析。结果表明:(1)不同时间尺度SPI对降水量变化的敏感程度不同,SPI1和SPI3适用于短期气象旱涝特征的识别,而SPI6和SPI12对揭示区域长期旱涝影响及持续时间效果较好。2种时间尺度SPI(SPI3和SPI12)的时间变异性均呈显著增加趋势。(2)不同季节SPI的变化趋势和干旱等级频次存在差异,仅冬季有一定的下降趋势,其余季节呈增加趋势,秋季最显著。年SPI波动幅度较大,总体上呈增加趋势,2001年以来最明显。干旱等级均以轻旱和中旱为主(21.2%～36.1%),夏、秋季发生干旱的频率最高。(3)干旱事件持续时间呈不显著的减少趋势,长时间尺度干旱事件平均持续时间、最长持续时间以及下降速度均大于短时间尺度。(4)降水集中程度增大会导致SPI1减小,增加干旱发生的可能性。典型极端降水可能会降低干旱发生的概率。 相似文献
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以广州市为例,基于NPP/VIIRS夜间灯光、土地利用、POI（Points of Interest）等自然地理和社会经济因素,构建了人口空间化指标体系,采用主成分赋权法确定人口分布权重,利用GIS技术对人口统计数据进行了空间化处理。结果显示：综合考虑了自然地理和社会经济因素的人口空间化结果与真实的人口空间格局相吻合,空间分辨率为30 m,且相对误差绝对值＜25%的乡镇有62个,所占比例为36.47%;而不加POI数据得到的人口空间化结果,相对绝对值＜25%的乡镇有33个,所占比例约为20%,精度明显降低。结果表明：1）综合考虑NPP/VIIRS夜间灯光、土地利用、POI等自然地理和社会经济因素,有助于实现精度较高的人口空间化结果;2）将能够反映微观细节信息的POI数据引入人口空间化研究,扩展了人口空间化的数据源,并且可以提高人口空间化结果的精度。 相似文献
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基于Landsat-8遥感数据和PROSAIL辐射传输模型反演叶面积指数 总被引：2，自引：1，他引：1
《干旱区地理》2016,(5)
为了探讨Landsat 8 OIL数据在LAI大范围反演方面的应用潜力,使用Landsat 8 OIL影像,通过PROSAIL辐射传输模型,采用3种波段组合(Band2-7,Band2-5,Band3-5)建立了3个模拟冠层反射率-叶面积指数(LAI)查找表,用2种代价函数(Geman and Mc Clure代价函数,均方根误差代价函数)实现了对玉米、土豆、森林LAI的定量反演,并用LAI-2200测量数据作为相对真值对反演精度进行评价。结果表明:(1)使用Landsat 8数据,通过PROSAIL模型反演叶面积指数的精度是可以接受的,RMSE范围为在[0.892 4,1.205 0],R2范围为[0.721 3,0.873 3]。(2)Band5(近红外),Band4(红)Band3(绿)的波段组合反演效果在3种组合中精度最高,平均RMSE=0.993 1,R2=0.787 3。(3)Geman and Mc Clure代价函数比常用的均方根误差代价函数得到了更高的反演精度,平均RMSE=0.940 5,R2=0.817 5。(4)相对最优的反演策略是Band5,Band4,Band3的波段组合结合GM代价函数,RMSE=0.892 4,R2=0.873 3。(5)存在玉米土豆的反演值普遍低于测量值,而森林的反演值普遍高于测量值的问题。 相似文献
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基于多源数据和集成学习的城市住宅地价分布模拟——以武汉市为例 总被引：2，自引：0，他引：2
精准刻画城市住宅地价分布特征,对于科学引导城市空间布局规划、有效实现城市精明增长等具有重要意义。而城市住宅地价与其潜在影响因素之间的复杂非线性关系,给地价分布精细模拟带来了挑战。论文旨在探索基于地理大数据和集成学习的城市住宅地价分布模拟方法体系,以满足快速、精准监测地价动态变化的需要。选取武汉市为典型区,以住宅用地交易样点、兴趣点(points of interest, POI)和夜间灯光影像为数据源,以500 m分辨率网格为估价单元,提取POI核密度和夜间灯光强度作为住宅地价预测变量,采用机器学习算法和bagging、stacking集成方法构建住宅地价预测模型,并对比分析其精度。研究发现：① 单个机器学习算法中,支持向量回归(support vector regression, SVR)预测精度最高,接下来依次是k最近邻算法(k-nearest neighbor algorithm, k-NN)、高斯过程回归(Gaussian process regression, GPR)和BP神经网络(back propagation neural networks, BP-NN);② 在提升单个算法预测精度方面,stacking方法的性能优于bagging方法,使用stacking集成SVR和k-NN的地价预测模型精度最高,其平均绝对百分误差仅为8.29%,拟合优度R2达0.814;③ 基于论文所构建模型生成的城市住宅地价分布图能有效表征价格圈层分布特征和局部奇异性。研究结果可为城市住宅地价评估提供新的思路和方法借鉴。 相似文献
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2015—2020年中国土地利用变化遥感制图及时空特征分析 总被引：1，自引：0，他引：1
匡文慧 张树文 杜国明 颜长珍 吴世新 李仁东 陆灯盛 潘涛 宁静 郭长庆 董金玮 包玉海 迟文峰 窦银银 侯亚丽 尹哲睿 常丽萍 杨久春 谢家丽 邱娟 张汉松 张宇博 杨仕琪 萨日盖 刘纪远 《地理学报》2022,77(5):1056-1071
持续地开展国家尺度土地利用/覆盖变化遥感监测对于新时代国土空间规划和“美丽中国”蓝图绘制具有重要的科学价值。本文采用Landsat 8 OLI、GF-2等卫星遥感数据,融合遥感大数据云计算和专家知识辅助人机交互解译方法,研发了中国土地利用变化（2015—2020年）和2020年土地利用现状矢量数据（CLUD 2020）,建立了完整的30 a（20世纪80年代末—2020年）每隔5 a的30 m分辨率中国土地利用动态数据库。基于CLUD 2020数据,从全国和区域两个尺度揭示了2015—2020年中国土地利用变化的总体规律、区域分异和主要特征。研究表明：将遥感大数据云计算生成的30 m分辨率植被覆盖变化和地表类型变化检测信息融入到人机交互遥感解译方法,可有效地提高大范围土地利用变化遥感制图的效率和变化图斑辨识的准确性;精度评价表明,CLUD 2020一级类型制图的综合精度达95%。总体上,全国范围内国土空间开发强度与2010—2015年比较进入相对稳定状态。期间全国耕地面积仍保持减少态势,空间分异特征为耕地南减北增,东北松嫩平原及其与三江平原交界区大规模的旱地向水田转移,西北新疆南部开垦和北部退耕/撂荒并存;全国城乡建设用地持续增加,空间分异特征表现为由以往的沿海地区和超大、大城市集聚转向中西部地区的大中小城镇周边蔓延为主。全国范围的林草自然生态用地面积持续减少,但强度与2010—2015年比较有所下降;受气候变化的持续影响,青藏高原地区的河流湖泊等水域面积显著增加。以上土地利用变化格局与“十三五”期间国家高质量发展、生态文明建设宏观战略和气候变化的影响密切相关。 相似文献
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土壤氯化钠含量高光谱估算模型研究 总被引：1，自引：0，他引：1
基于光谱反射率快速、无损的检测优势,以于田地区不同氯化钠含量土壤光谱反射率作为信息源,探讨利用反射光谱估算土壤氯化钠含量的可行性。于2012年7月对于田地区进行野外调查,在测定土壤光谱反射率及氯化钠含量的基础上,对光谱反射率数据进行预处理并建立了逐步多元线性回归(SMLR)模型和偏最小二乘回归(PLSR)模型,并利用决定系数R2和均方根误差RMSE对模型稳定性和预测能力进行检验,进而比较不同预处理方法和不同模型估算结果的适用性。结果表明:反射率二阶微分光谱是预测土壤样本氯化钠含量的最佳光谱指标;偏最小二乘回归(PLSR)模型是建立土壤光谱与氯化钠含量关系的最优模型,R2和RMSE分别为0.812和0.105。利用反射光谱估算土壤氯化钠含量,通过各种光谱预处理方法提高估算精度,可实现在区域尺度上的土壤盐渍化监测和评价。 相似文献