基于EPO算法去除水分影响的土壤有机质高光谱估算

来源：土壤学报杂志2017年第5期北京时间：

作者：洪永胜,于 雷,朱亚星,吴红霞,聂 艳,周 勇,Feng QI,夏 天

单位：洪永胜，华中师范大学地理过程分析与模拟湖北省重点实验室；1936388440@qq.com,于 雷，华中师范大学地理过程分析与模拟湖北省重点实验室；yulei@mail.ccnu.edu.cn,朱亚星，华中师范大学地理过程分析与模拟湖北省重点实验室；383253389@qq.com,吴红霞，华中师范大学地理过程分析与模拟湖北省重点实验室；2604193975@qq.com,聂 艳，华中师范大学地理过程分析与模拟湖北省重点实验室；nieyan@mail.ccnu.edu.cn,周 勇，华中师范大学地理过程分析与模拟湖北省重点实验室；yzhou@mails.ccnu.edu.cn,Feng QI，School of Environmental and Sustainability Sciences，Kean University；fqi@kean.edu,夏 天，华中师范大学地理过程分析与模拟湖北省重点实验室；xiatian@mail.ccnu.edu.cn,

摘要：野外进行土壤有机质的光谱快速预测时需考虑土壤含水量的影响。在室内设计人工加湿实验分别获取9个土壤含水量梯度（0～32%，间隔4%）的土壤光谱数据，分析土壤含水量变化对光谱的影响，再利用外部参数正交化法（external parameter orthogonalization，EPO）进行湿土光谱校正，并结合偏最小二乘回归和支持向量机回归分别建立土壤有机质预测模型。结果表明，土壤光谱反射率随着土壤含水量的增加呈非线性降低趋势，偏最小二乘回归模型的预测偏差比为1.16，模型不可用；经EPO算法校正后，各土壤含水量梯度之间的光谱差异性降低，能实现土壤有机质在不同土壤含水量梯度的有效估算，偏最小二乘回归和支持向量机回归模型的预测偏差比分别提高至1.76和2.15。研究结果可为田间快速预测土壤有机质提供必要参考。

关键词：土壤光谱;有机质;含水量;外部参数正交化法;支持向量机回归;江汉平原

基金资助：国家自然科学基金项目（41401232）、中央高校基本科研业务费专项资金项目（CCNU15A05006）、湖北省自然科学基金面上项目（2016CFB558）、华中师范大学研究生教育创新资助项目（2016CXZZ15）共同资助