一種基于無人機(jī)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(qiáng)

1. 新疆大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院， 新疆 烏魯木齊 830046 2. 新疆大學(xué)綠洲生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 新疆 烏魯木齊 830046 3. 新疆大學(xué)智慧城市與環(huán)境建模自治區(qū)普通高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 新疆 烏魯木齊 830046 4. 深圳大學(xué)海岸帶地理環(huán)境監(jiān)測自然資源部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 廣東 深圳 518060 5. 新疆師范大學(xué)地理科學(xué)與旅游學(xué)院， 新疆 烏魯木齊 830054 6. 北京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)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(tài)、 環(huán)境、 水溫和氣候變化模式[1]。 同時(shí)， SMC是約束土壤養(yǎng)分狀況的關(guān)鍵因素, 是影響精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的首要因素[2]。 綠洲農(nóng)業(yè)承載著新疆維吾爾自治區(qū)的第一產(chǎn)業(yè)， 近年來的人類活動(dòng)加劇干旱區(qū)內(nèi)墑情失衡， 使綠洲生態(tài)環(huán)境暴露在干旱與鹽漬化災(zāi)害中[3]。 在實(shí)施可持續(xù)土壤管理實(shí)踐和精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)時(shí)， 了解SMC的空間分布對(duì)于確定土壤墑情監(jiān)測和土壤水鹽運(yùn)移的區(qū)域至關(guān)重要。 因此， 快速易行的獲取SMC數(shù)據(jù)對(duì)農(nóng)業(yè)監(jiān)測、 產(chǎn)量估算以及合理灌溉具有必要的現(xiàn)實(shí)意義。

近十年來遙感技術(shù)的迅猛發(fā)展， 在地表觀測的各領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[3-4]。 其中無人機(jī)(unmanned aerial vehicle， UAV)遙感技術(shù)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(guān)研究的探索， 光學(xué)遙感能有效監(jiān)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(xiàn)出差異[5-6]。 因此， 使用UAV衍生的高光譜植被數(shù)據(jù)可作為準(zhǔn)確評(píng)估SMC的替代方案。……