基于模糊集分析的土壤质量指标高光谱反演

通过对横山县84个土样350~2 500 nm波段的光谱曲线分析,进行土壤质量12项指标的光谱反演。为获得有效光谱反演指标,利用单相关分析方法计算土壤质量指标与光谱反射率的相关系数并绘制相关系数曲线,根据极大相关性选择最佳波段作为光谱反演指标;剔除异常样本后,利用模糊识别理论建立土壤质量指标反演模型,通过优化得到模型的最佳参数。土壤质量12项指标光谱反演模型的平均检验误差均小于15%,说明模型的精度较高。     

荒漠-绿洲交错带土壤N、P、K含量的高光谱反演模型

利用新疆奇台县荒漠-绿洲交错带的75个土壤样本,选取土壤可见光-近红外光谱的反射率（R）、光谱反射率倒数之对数（lg（1/R））、光谱反射率一阶导数（FDR）和光谱波段深度（Depth）4个指标,分析了其与土壤N、P、K元素含量的关系,分别建立了反演模型并对其精度进行了检验。结果表明：可见光-近红外反射光谱快速估算荒漠-绿洲交错带土壤N、P、K元素含量的潜力大,其预测精度由高到低的排列顺序为：N>P>K。不同光谱指标反演模型的精度各异,指标Depth和FDR的预测效果明显优于lg（1/R）和R,对N和P元素的拟合效果为：lg（1/R）相似文献   

新疆南部土壤有机质含量的高光谱特征分析

土壤有机质含量是衡量土壤肥力的一个主要指标,也是影响土壤光谱特性的一个重要因素,本研究以南疆地区的草甸土、灌淤土、盐土、水稻土、4种主要土壤类型为研究对象,通过野外调查取样和室内理化分析与光谱测试,研究了土壤有机质含量与土壤光谱特征的关系,结果表明土壤去有机质后光谱反射率不管在全波段还是在紫外、可见光和近红外波段都有明显的提高;反射率经不同形式的数学变换后与有机质含量的相关性有所变化,其中倒数与对数变换后在360~520 nm波段经倒数变换后相关系数有所提高,而在520~1 072 nm波段相关系数反而有所降低,而一阶微分变换后相关系数变化起伏波动较大,缺乏规律性,最显著的效果是个别波段相关性得到增强;利用光谱反射率与反射率的一阶微分均能较好的预测土壤有机质含量,反射率在600.5 nm处预测有机质的精度为72.3%,反射率的一阶微分在539.2 nm处预测有机质的精度为87.0%。     

基于高光谱遥感的新疆北疆地区土壤砂粒含量反演研究

 土壤砂粒含量是表征土壤质量的重要指标,探索建立基于高光谱遥感的区域土壤砂粒含量反演方法对区域土壤质量监测具有重要意义。通过野外采集的高光谱数据与MODIS影像相结合,遴选出土壤砂粒含量的敏感波段与反演方程,进行干旱区裸地土壤砂粒含量遥感反演研究。结果表明：430 nm为土壤砂粒含量的敏感波段,原始光谱经变换后的数值与土壤砂粒含量的相关系数在430 nm处达到最大值0.76;基于MODIS第3波段中心波长460 nm处的土壤原始光谱的反演精度最高,达到89.30%,与实际情况吻合较好,表明MODIS第3波段可以应用于干旱区裸地土壤砂粒含量的遥感反演。     

潮汐作用下的滨海浅层地下水水质变化

利用雷州半岛东部滨海浅层地下水的逐时采样数据,分析潮汐作用下该区浅层地下水水质变化特征,结果表明：1）研究区地下水中主要离子均以Na⁺和Cl^-为主,K⁺和 CO₃ ^2-的质量浓度则低至可以忽略。其中,东海岛地下水水质较为稳定,各离子不具有明显的相关性,而南渡河和新寮地下水中各离子的变化具有准同步特征。2）南渡河地下水对于土壤的平均碱化危害程度最低,其次是东海岛,新寮地下水对于土壤的平均碱化危害程度最高,且大潮期尤甚。东海岛地下水对土壤的碱化危害程度随潮汐变化不大;南渡河和新寮则表现出大潮期地下水的土壤碱化危害程度大于小潮期的特点,意味着潮动力的增强导致海水入侵强度变大,进而加剧了地下水对土壤的碱化危害。3）就地下水受海水入侵强度而言,东海岛的平均受侵强度最大,但随潮动力变化不大,危害具有常态化特征;新寮地下水大潮期受海水入侵的最大强度高于东海岛,但平均危害则小于后者;南渡河受海水入侵程度最低,部分时段不存在海水入侵情况。4）各监测井地下水中Na⁺和Cl^-具有同源性,是溶解性固体总量（TDS）的主要成分,也是引起TDS 变化的主要原因。就TDS 变化的剧烈程度而言,南渡河的水质波动最为显著,其次是新寮,东海岛水质维持在稳定的水平。5）南渡河和新寮可以通过监测地下水电导率的长期变化间接实现对水体矿化度及Na⁺和Cl^-的长期监测;东海岛则不适合做精确的点监测,但可以考虑进行区间监测。     

基于高光谱数据的戈壁地表砾石粒径反演研究

戈壁地表砾石粒径组成特征反映戈壁形成过程信息,且在很大程度上决定戈壁改造利用的难易,是开展戈壁研究的基础和前提。结合高光谱数据的微分变换,遴选出砾石粒径的敏感波段与反演方程,进行戈壁地表砾石粒径反演研究。结果表明：微分变换后的砾石光谱反射率与粒径有较好相关性,相关性最好的波段为908nm、983nm和985nm。其中,对数倒数微分变换之后的反射率与粒径成正相关（R² =0.61）,而一阶微分、平方根微分、对数微分3种变换形式之后的反射率与粒径呈负相关,相关系数分别为-0.633、-0.646、-0.649。将一阶微分变换后的光谱数据与粒径进行回归分析,发现一元三次回归模型具有较好的拟合精度,其中对数微分在回归分析中表现最好（R² =0.851）,经过验证得出对数微分预测精度（75.27%）高于其他4种微分形式的精度,表明砾石光谱的对数微分变换之后的908nm波段可应用于戈壁地表砾石粒径的反演。     

基于实测光谱的潮滩土壤含水量遥感反演模型研究

以王港潮滩为研究区,采集土壤样品,测量土样的光谱,分析不同含水量土壤的光谱特征;利用统计相关法,建立TM遥感影像各波段对应波长处的光谱反射率与土壤含水量之间的关系模型.研究结果表明,在干燥条件下,土壤颗粒越细小,土壤表面越光滑平整,土壤光谱反射率越高,随着土壤含水量的增加,土壤反射率呈下降趋势;波长越长,土壤光谱反射率与含水量的相关性越高,其中2 220 nm处的土壤光谱反射率与含水量具有最高的相关性;通过不同的波段组合,建立新的土壤含水量反演因子,其中由490 nm与2 220 nm处光谱反射率的差值建立的因子与土壤含水量具有较高的相关性;由单波段与波段差值因子建立的土壤含水量反演模型的预测误差分别为4.590和5.147,反演精度较高.因此所建模型可以用于获取潮滩土壤含水量的空间分布,能够为研究潮滩土壤含水量与潮滩地形地貌之间的关系提供数据支持.     

基于HJ-1A高光谱影像的盐渍化土壤信息提取——以渭干河-库车河绿洲为例

以环境小卫星高光谱影像为主要数据源,在野外实测样本的支持下进行光谱反射率及其变换形式与土壤含盐量的相关性分析,筛选盐渍化土壤响应敏感波段,利用曲线回归分析方法,建立基于高光谱影像的新疆渭干河-库车河绿洲土壤含盐量定量反演模型.结果表明:研究区土壤含盐量的影像响应波段基本位于近红外波段,其中以780～924 nm波长范围最佳,相关系数R≈0.8;反射率对数的倒数一阶微分土壤含盐量预测模型精度最高,回归方程为Y=-4.152-27.735X+769.813X2,模型及其检验的决定系数都在0.88以上,均方根误差约为3.该模型的建立可为区域盐渍化土壤信息的提取及监测提供参考.     

基于多光谱遥感的典型绿洲棉田春季土壤盐分反演及验证

为探索快速提取典型绿洲棉田土壤盐分的有效方法,获取区域尺度的土壤盐渍化特征及空间分布,进而为土壤盐渍化防治提供参考。以新疆兵团农二师31团为研究区域,2019、2021年春季Landsat 8 OLI多光谱影像和野外实测土壤含盐量为数据源,将波段组、光谱指数组和全变量组作为模型输入变量组,采用多元逐步回归（Multiple stepwise regression, MSR）、偏最小二乘回归（Partial least squares regression, PLSR）、极限学习机（Extreme learning machine, ELM）、支持向量机（Support vector machine, SVM）和BP神经网络（Back propagation neural network, BPNN）构建基于3个输入变量组的土壤盐分遥感反演模型,探究输入变量和建模方法对模型精度的影响效果,通过对比确定春季土壤盐分最优反演模型,定量反演地表土壤含盐量。结果表明：（1） 研究区主要为非盐化土和轻度盐化土,总样本变异系数为0.67,呈中等变异性;光谱反射率与土壤盐渍化程度的关系表现为土壤盐渍化越重,光谱反射率越高。（2） 海岸波段（b1）、蓝波段（b2）、绿波段（b3）、红波段（b4）和盐分指数（SI1、SI2、SI3、SI4、S3、S4、S5）均通过显著性检验P<0.01,相关系数均达到0.4以上。（3） 所有模型中,基于全变量组建立的BPNN反演模型精度最高,建模集R²为0.705;验证集R²为0.556。（4） 由反演结果可知,2019、2021年春季耕作区土壤主要为非盐化土,分别占耕作区总面积的55.55%和64.62%,其次为轻度盐化土,分别占44.31%和35.17%;2021年土壤盐渍化程度较2019年有所减轻。     

囊果碱蓬离子含量及分布特点

为研究真盐生植物矿质营养特征,以北疆荒漠囊果碱蓬群落为对象,通过土壤及植株调查,分析其矿质元素特征。结果显示：（1）囊果碱蓬的生长增加了0~30cm土壤的pH值、水分及盐份含量,并使盐分在土层重新分布。（2）根系相对于土壤,具有优先吸收K⁺、Mg²⁺ 养分离子的特点;叶片相对于根系,具有优先运输Cl^-、Na⁺、SO₄^2- 盐分离子的特点,同一离子在吸收和运输的选择不一致,与其在整株的功能相关。（3）Cl^-、Na⁺、SO₄^2- 积累于叶片,含量远大于K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺ ,Cl^- 和Na⁺ 可能相伴向上运输,K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺ 在根、茎、叶保持基本不变的比例。（4）囊果碱蓬属于SO₄ -Cl 盐积累植物,而背景土壤为Cl-SO₄ 型盐土。     

甘肃省武威市大气降水特征及水汽来源

对2013年4月至2014年7月甘肃省武威市降水事件中常量离子进行测定,运用相关分析、富集因子分析、因子分析和HYSPLIT后向轨迹分析对常量离子的化学特征进行分析。结果表明：武威市降水pH值的变化范围为6.69～8.84,加权平均降水pH值为7.56;降水电导率的分布范围为33.9～1 011 μS·cm^-1,加权平均降水电导率为191.07 μS·cm^-1;降水中离子浓度SO₄^2- > Ca²⁺ > NO₃^- > Na⁺ > Cl^- > K⁺ > Mg²⁺ > NH₄⁺ > F^-。SO₄^2-、Ca²⁺、NO₃^-、Cl^-和Na⁺浓度占总离子浓度的92.14%;阴阳离子浓度随季节变化均表现出显著的波动,Na⁺、Ca²⁺、NH₄⁺均在春季出现最大值,K⁺、Mg²⁺、F^-、Cl^-、NO₃^-和SO₄^2-均在冬季出现最大值。人类活动产生的污染对武威市降水离子浓度有很大影响,特别是工农业生产以及人类活动排放SO₂、NO_x以及氯化物等污染物。据水汽通量、流线分布和后向轨迹将武威市的降水划分为西风源降水和混合源降水（受季风和西风共同影响）。     

鄂尔多斯盐沼湿地土壤盐分特征对植物群落的影响

为研究内陆盐沼植物群落的分布对土壤盐分的响应特征,选取鄂尔多斯盐湖盐沼区作为研究区,筛选了肉质耐盐植物群落、苔草植物群落和禾草植物群落3类典型植物群落,开展了土壤含水量、pH、电导率以及Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-和HCO₃^-测定,分析了区内典型植物群落对土壤水盐因子的响应规律。探讨了3类植物群落之间土壤因子含量的差异性;采用相关性分析和CCA分析,评价了3类植物群落多样性及物种分布随土壤因子的变化规律。结果表明,区内3类植物群落中,土壤盐分含量表现为肉质耐盐植物群落最高,苔草植物群落最低,禾草植物群落居中;植物多样性与土壤中含量最高的Na⁺和SO₄^2-的相关性最显著;植物分布同时受到土壤盐分、水分和pH的显著影响。研究结果可为鄂尔多斯盐湖区土壤盐...     

罗布泊盐湖表层土地球化学及沉积特征

对罗布泊典型地区表层土磁性特征、粒度及地球化学特征的研究表明:(1)总体样品磁性矿物含量均较低;各样地间磁化率差异较为明显,阿奇克谷地西部磁化率值最高(2.1×10^-7 m³·kg^-1),耳轮区最低(0.47×10^-7 m³·kg^-1),该区磁化率值总体表现为东部略高于西部.(2)样品粒度组分总体以粉砂(2~63 μm)为主,平均约占74.17%,分选性较差,细颗粒占主导地位,且各粒度组分之间的含量变化幅度较小.(3)易溶性盐主要是由Cl^-、SO₄^-2、Na⁺和K⁺构成,Mg²⁺、Ca²⁺含量较低,HCO₃^-、CO₃^2-含量很低,易溶性盐类型主要为Cl^--SO₄^-2-Na⁺和K⁺型;样品总有机碳平均含量约为0.66%;pH值变化范围为6.98~8.00,且耳轮区样品值均高于阿奇克谷地西部.综上所述,该区当时气候已转向干旱化趋势发展,而且气候持续干化与补给变化对该区物质形成具有一定影响,是该区物质空间分布的主要成因.     

科尔沁沙地奈曼地区地下水水质时空变化特征

区域地下水水质是水质评价的重要内容,也是合理制定地下水开发利用及保护治理方案的基本前提。以科尔沁沙地奈曼地区地下水水质为研究对象,选取2005-2014年地下水水质监测数据,分析地下水水质时空变化特征。结果表明：近10年来奈曼地区地下水水质各指标均值均低于地下水Ⅱ类标准,pH值、NO₃^-含量、化学需氧量（COD_cr）在局部地区出现超标现象,但水质总体较好;该地区地下水矿化度（TDS）与Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、HCO₃^-、SO₄²⁺浓度及COD_cr具有明显的正相关关系,即随着Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、HCO₃^-、SO₄²⁺、COD_cr浓度的增加,TDS也会增加;各主要指标浓度随时间呈下降趋势,SO₄²⁺、Na⁺、HCO₃^-浓度及TDS较稳定,而Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、PO₄^3-浓度及COD_cr随时间变化较为明显;Ca²⁺、Mg²⁺ 、HCO₃^-、SO₄²⁺浓度及TDS农田非灌溉井> 农田灌溉井> 沙地水位井,Na⁺、COD_cr浓度沙地水位井> 农田非灌溉井> 农田灌溉井,NO₃^-浓度沙地水位井> 农田灌溉井> 农田非灌溉井;该地区地下水水质变化主要与碳酸盐岩溶解、农药化肥的使用、工业及生活污水排放有关。     

克拉玛依大气降水化学组分及来源分析

利用2016年在克拉玛依酸雨观测站采集的降水样品,分析了降水中主要阴阳离子(F^-、Cl^-、NO^-3、SO^2-4、Na^+、NH^+4、K^+、Mg^2+、Ca^2+)、重金属元素(Al、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb、Hg)、总碳总氮浓度特征及可能的来源。结果表明:该区降水pH值在5.1~6.88之间,雨量加权平均值为6.25,其中pH>5.6的样品占94%。降水中各离子雨量加权浓度的大小顺序为Ca^2+>NH^+4>SO^2-4>NO^-3>Cl^->Mg^2+>Na^+>K^+>F^-,表现出了内陆性大气降水的特征,其中Ca^2+是最主要的阳离子,年均值为182.09μeq·L^-1,SO^2-4是最主要的阴离子,年均值为87.28μeq·L^-1,表明硫酸盐是该地区降水中的主要致酸物质。降水中总离子浓度秋季最高,春夏次之,冬季最低,其中SO^2-4、NO^-3、NH^+4、Ca^2+、Na^+浓度变化明显。相对酸度(FA)和中和因子(NF)计算结果表明99.5%的降水酸度被碱性成分中和,其中Ca^2+的中和能力最强,其次是NH^+4。降水中重金属元素Zn的均值最大,其次是Fe,最小的是Pb,与国内外城市比较,克拉玛依大气降水中大部分重金属含量都不高,其降水中有毒重金属污染较轻。可溶性总碳(DTC)、可溶性有机碳(DOC)和可溶性无机碳(DIC)浓度变化范围大,分别为1.62~9.97 mg·L^-1、1.62~7.19 mg·L^-1和0~3.75 mg·L^-1,平均浓度分别为4.37 mg·L^-1、3.60 mg·L^-1和0.78 mg·L^-1,可溶性总氮(DTN)的浓度变化范围为0.64~8.01mg·L^-1,年均含量为2.69 mg·L^-1,都与降水量呈负相关关系,而DOC和DTN的湿沉降通量与降水量呈明显的正相关关系。基于相关性分析表明,SO^2-4和NO^-3主要来自燃煤和化石燃料燃烧,Na^+、Mg^2+和Ca^2+主要来自风沙、扬尘,大气中铵类化合物主要以铵的硝酸盐形式存在。各重金属元素之间相关性差异较大,重金属主要污染源为金属冶炼、燃煤及人为活动。克拉玛依大气降水的化学组成特征主要受人为活动、化工生产、燃煤以及沙尘活动等影响。     

武威市降水pH值和电导率对沙尘天气的指示意义

对武威市2013年7月至2014年6月收集的降水样品pH值、电导率和主要阴阳离子浓度进行测定和分析。结果表明：（1）降水样品的pH值6.69～8.84,平均值7.52。降水样品电导率33.9～766 μS·cm^-1,平均182.07 μS·cm^-1。（2）电导率冬季 >春季 >夏季 >秋季,pH值春季 >夏季 >秋季 >冬季。pH值与电导率呈显著的负相关,与风速呈正相关;电导率与降水量呈显著的负相关,与风速呈显著的负相关。（3）pH值和电导率都会随着沙尘事件的发生表现出增加的趋势。当沙尘事件发生的情况下,Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、SO₄^2-、Cl^-和NO₃⁺的离子浓度都呈现增加的趋势,但从各离子浓度变化幅度对沙尘事件的响应来看,Na⁺、K⁺和NO₃^-对沙尘天气比较敏感,反应强烈。     

基于随机森林模型的干旱绿洲区张掖盆地地下水水质评价

为合理准确评价地下水水质,建立了基于随机森林（RF）模型的地下水水质评价模型,并根据张掖盆地81个地下水采样点的pH值、Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-、Na⁺、NH₄⁺含量及总硬度的监测数据,对研究区的地下水水质进行了综合评价。结果表明：盆地地下水水质主要为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类水,其中甘州区地下水埋藏较深,水体不容易受到来自地面的污染,水质较好,大多数地方为Ⅱ类水;临泽县和高台县地下水埋藏较浅,水质较差,大多数地方为Ⅲ类水,尤其高台县的水位最浅,再加上地处河段下游,污染更为严重,部分地区达到Ⅳ类。根据指标的重要性度量发现影响研究区域地下水水质的主要因子是NO₃^-含量;其次是NH₄⁺、SO₄^2-、Na⁺、Cl^-含量及总硬度、pH值。为验证模型的有效性,将地下水水质评价结果与基于支持向量机（SVM）和人工神经网络（ANN）的地下水水质综合评价模型模拟结果进行对比,3个模型均能很好地评价研究区地下水水质,但RF模型的评价结果更为准确。     

祁连山浅山区降水化学的环境意义

通过连续收集降水样品对祁连山浅山区民乐县大气降水特征及水汽来源进行研究,运用相关分析和主成分因子分析,探讨了2013 年5 月27 日至2014 年7 月7 日祁连山民乐地区降水常量离子的化学特征。结果表明：研究时段内降水离子浓度由大到小依次为Ca²⁺ >SO₄^2- >NH₄⁺ >Cl^- >Na⁺ >NO₃^- >Mg²⁺ >K⁺,其中Ca²⁺和SO₄^2-是高浓度离子,阳离子总浓度远远高于阴离子总浓度。降水pH 平均值为7.44,降水电导率的变化范围为4.0 μs·cm^-1～940.0 μs·cm^-1,平均值为167.93 μs·cm^-1。Ca²⁺离子和SO₄^2-离子分别占阳离子和阴离子总浓度的47%和44%。各阴阳离子随季节变化表现出明显的波动趋势,冬、春季节降水极少时阴阳离子浓度较高,而在夏季降水较多时各离子浓度较低。冬春季频繁的沙尘暴活动造成大气陆源气溶胶浓度升高,且该时段降水量少,因此降水离子浓度升高。相关分析和主成分因子分析结果表明,祁连山浅山区民乐县的降水化学离子主要来源于陆源物质,农业生产和人类活动产生的气溶胶是次要来源。