【摘 要】
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我国煤炭开采95%以上为井工开采,而井工开采会形成地下采空区,对其周围生态环境往往会造成不可逆的危害。近年来,我国已经积极开展矿区耕地的复垦工作,对于矿区周围耕地土壤质量评价的研究也逐步增多。有机质、全氮、全磷、全钾等土壤肥力指标是衡量耕地质量的重要因素,而传统的理化性质实验耗费时间长,具有一定的滞后性。高光谱遥感技术凭借极高的空间分辨率和丰富的光谱信息,在对矿区周围耕地中养分含量进行快速识别方面
【基金项目】
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2019年度山西省典型区域采煤沉陷区耕地质量等别更新与监测研究（HXCT03-2019F014）；
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我国煤炭开采95%以上为井工开采,而井工开采会形成地下采空区,对其周围生态环境往往会造成不可逆的危害。近年来,我国已经积极开展矿区耕地的复垦工作,对于矿区周围耕地土壤质量评价的研究也逐步增多。有机质、全氮、全磷、全钾等土壤肥力指标是衡量耕地质量的重要因素,而传统的理化性质实验耗费时间长,具有一定的滞后性。高光谱遥感技术凭借极高的空间分辨率和丰富的光谱信息,在对矿区周围耕地中养分含量进行快速识别方面,具有一定的优势。本次研究以山西省长治王庄煤矿周边三种处于不同沉陷阶段的耕地为例,在研究区内进行样品采集,并使用无人机搭载高光谱相机进行影像获取,对采集样品进行室内光谱测定,对其进行倒数、一阶微分、二阶微分、多元散射校正等四种不同形式的变换。通过对光谱反射率和测得理化指标的相关性进行分析,筛选出相关系数较高的敏感波段,利用多元逐步回归、偏最小二乘回归和BP神经网络三种模型对四种养分含量建立预测模型,对模型预测结果进行精度评价,选用最优模型带入航拍高光谱影像进行养分填图,得到耕地范围内的养分分布情况,并对处于不同沉陷阶段的耕地养分含量情况进行分析讨论。为高光谱遥感在矿区复垦、养分快速识别等方面提供参考。主要结论如下:有机质含量的敏感波段主要集中在可见光的400-600 nm、近红外的800-900 nm波段处;全氮含量的敏感波段集中于近红外的800-900 nm波段处;全磷含量的敏感波段主要550-700 nm波段处;全钾含量的敏感波段主要700-950 nm波段处。经过多元散射校正处理的光谱曲线信息,偏最小二乘回归模型和BP神经网络模型的精度要明显优于多元逐步回归模型,其中有机质反演模型分别达到0.839和0.884,全磷模型结果R~2分别达到0.842和0.864,全钾建模结果R~2分别达到0.863和0.873,均可以用于养分含量的识别,全氮反演模型中R~2分别为0.524和0.619,仅能用于养分含量的估测。
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