一種基于無人機高光譜影像的土壤墑情檢測新方法

葛翔宇， 丁建麗*， 王敬哲， 孫慧蘭， 朱志強

1. 新疆大學資源與環境科學學院， 新疆 烏魯木齊 830046 2. 新疆大學綠洲生態教育部重點實驗室， 新疆 烏魯木齊 830046 3. 新疆大學智慧城市與環境建模自治區普通高校重點實驗室， 新疆 烏魯木齊 830046 4. 深圳大學海岸帶地理環境監測自然資源部重點實驗室， 廣東 深圳 518060 5. 新疆師范大學地理科學與旅游學院， 新疆 烏魯木齊 830054 6. 北京化工大學材料科學與工程學院， 北京 100029

引 言

土壤含水量(soil moisture content， SMC)影響土壤的理化過程， 參與全球生態、 環境、 水溫和氣候變化模式[1]。 同時， SMC是約束土壤養分狀況的關鍵因素, 是影響精準農業發展的首要因素[2]。 綠洲農業承載著新疆維吾爾自治區的第一產業， 近年來的人類活動加劇干旱區內墑情失衡， 使綠洲生態環境暴露在干旱與鹽漬化災害中[3]。 在實施可持續土壤管理實踐和精準農業時， 了解SMC的空間分布對于確定土壤墑情監測和土壤水鹽運移的區域至關重要。 因此， 快速易行的獲取SMC數據對農業監測、 產量估算以及合理灌溉具有必要的現實意義。

近十年來遙感技術的迅猛發展， 在地表觀測的各領域得到了廣泛應用[3-4]。 其中無人機(unmanned aerial vehicle， UAV)遙感技術的推廣， 使得大尺度、 高效率地獲取SMC信息成為可能[4]。 縱觀相關研究的探索， 光學遙感能有效監測地物參量， 其中植被冠層可反映植被的生長狀況和健康狀況， 其光譜特征在不同土壤水分脅迫條件下表現出差異[5-6]。 因此， 使用UAV衍生的高光譜植被數據可作為準確評估SMC的替代方案。……