【摘 要】
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煤矿开采带来经济增长的同时也会造成地表沉陷和坍塌,地表易形成裂隙,造成土壤性质和类型的破坏,以及水土、养分的流失等,对矿区周边的村民安全产生威胁,人地矛盾不断锐化,土壤治理与修复成为矿区修复的一个重要内容,其中,土壤理化性质的监测是重要的一个环节。传统土壤理化性质的监测方式往往成本高、效率低,已无法满足需求,高光谱技术的发展与应用为土壤养分与理化性质监测提供了新的方法与思路。本研究在总结分析了高光
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煤矿开采带来经济增长的同时也会造成地表沉陷和坍塌,地表易形成裂隙,造成土壤性质和类型的破坏,以及水土、养分的流失等,对矿区周边的村民安全产生威胁,人地矛盾不断锐化,土壤治理与修复成为矿区修复的一个重要内容,其中,土壤理化性质的监测是重要的一个环节。传统土壤理化性质的监测方式往往成本高、效率低,已无法满足需求,高光谱技术的发展与应用为土壤养分与理化性质监测提供了新的方法与思路。本研究在总结分析了高光谱监测土壤养分技术方法的基础上,以淮北市朱庄矿区地表裂隙处为试验区,采用野外采样与室内高光谱测定的方法,对比分析不同光谱波段对土壤养分的敏感性,研究高光谱监测土壤养分的特征波段,并以此为基础,对比分析BP神经网络（BPNN）、偏最小二乘（PLSR）、支持向量机（SVM）等土壤养分反演模型与方法,研究土壤养分高光谱的最佳反演模型;以采样点与裂隙处距离为参量,分析随着与裂隙距离的增加不同土壤养分变化规律,及裂隙处土壤养分属性影响因素。主要研究内容与结论如下:1)土壤养分特征光谱波段的分析与选取。在不同的光谱变换:平滑后的光谱反射率（R）、一阶微分（FDR、二阶微分（SDR、吸光率变换（Log（1/R）和土壤养分中的有机质、PH、有效磷、速效钾4种土壤属性的基础上,筛选P（28）0.01水平上的显著性检验明显的波段作为特征波段,确定了土壤养分属性的特征波段。2）不同土壤属性最佳反演模型的分析与建立。经过对比分析4种土壤属性的反演模型,有机质的最佳模型为基于一阶微分的BP神经网络模型,PH的最佳模型为一阶微分的偏最小二乘法模型,有效磷的最佳模型为吸光率变换的偏最小二乘法模型,速效钾为一阶微分的支持向量机模型。3）裂隙两侧土壤属性变化分析。通过对比与裂隙处不同距离采样点土壤属性变化可以看出,PH值则随着距离裂隙处的值增加而减小,有机质、有效磷、速效钾在距离裂隙最近点与最远点的值远高于其他的采样点,且离裂隙处最远处的属性值大于比其距离近的值。4）结合不同时相的Sentinel-2的遥感影像数据和气象观测站数据,研究分析植被、降水等因素对土壤裂隙处的养分属性变化的影响。结果表明在研究期内有机质、速效钾属性受到植被的影响较大,有效磷属性受到降水的影响较大,PH属性受到降水和植被的影响较小,变化较小。图[22]表[10]参[84]
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