采用非负矩阵分解方法的秸秆-土壤光谱解混及盐分估测

来源：农业工程学报杂志2022年第8期北京时间：

作者：李振,曹见飞,杨晗,刘建华,王召海,段欣荣,张乐天,

摘要：黄河三角洲地区发展节约型农业，大力推行秸秆还田技术以改善土壤生态环境，当利用遥感技术对部分秸秆覆盖地区进行土壤盐渍化监测时，混合像元制约土壤盐分遥感估测的精度。该研究设置10组不同秸秆覆盖度的盐渍化地表场景，多次光谱测量并取平均值作为其反射光谱。探究非负矩阵分解（Non-negative Matrix Factorization，NMF）方法分离农业秸秆和土壤光谱的有效性，并基于分离出的土壤光谱构建偏最小二乘法土壤盐分估测模型。结果表明：1）秸秆覆盖会使土壤光谱反射率增高，相比于纯土壤光谱在1 730 nm、2 090 nm附近出现吸收谷；2）通过NMF进行混合光谱解混之后，可以有效地将土壤光谱从秸秆覆盖光谱中分离出来，且土壤光谱保留了土壤盐分信息；3）对于不同秸杆覆盖水平下的土壤盐分估测模型而言，与原始混合光谱相比，利用土壤光谱NMF分离数据构建的模型精度普遍提高，建模集决定系数平均提高0.07，均方根误差降低1.21。验证集决定系数、相对分析误差分别平均提高0.07、0.25，均方根误差降低1.22。该研究可为黄河三角洲地区部分秸秆覆盖盐渍土地的近地面遥感估测精度的提高提供方法。

关键词：土壤, 模型, 盐分, 非负矩阵分解, 近地面遥感