《乾旱半乾旱草原區露天煤礦土壤光譜特徵模型研究》是依託東北大學，由包妮沙擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：乾旱半乾旱草原區露天煤礦土壤光譜特徵模型研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：包妮沙
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
露天煤礦復墾區覆土多源於原生土壤，理化性質比較均一，經過多年復墾及不同地形條件下土壤會產生空間差異，是礦區復墾土壤精細監測調查的重點。將復墾區進行土壤-景觀分類，並以此為單元，利用成像光譜技術快速提取土壤理化參數，從時空尺度上分析構建露天煤礦區土壤光譜特徵及模型，可以揭示復墾土壤演變規律，直接指導礦區的生態修復。本項目選擇乾旱半乾旱草原區伊敏露天煤礦作為研究區，利用光譜儀測定復墾土壤的全波段光譜，獲得不同地貌單元不同復墾年限的土壤特徵光譜：（1）對土壤實測光譜特徵定量分析，選擇土壤有機質作為評價復墾土壤有效指標，建立礦區尺度土壤有機質含量光譜快速估測模型；（2）通過不同復墾年限土壤光譜特徵與地形因素之間定量關係，建立礦區尺度土壤-景觀模型，深入分析土壤光譜在露天煤礦區地形重塑和生態重建中的時空演替規律。該研究利用光譜技術將有效提高模型在乾旱半乾旱草原露天煤礦區土壤遙感反演的精度和監測精度。
結題摘要
露天煤礦復墾區覆土多源於原生土壤，理化性質比較均一，經過多年復墾及不同地形條件下土壤會產生空間差異，是礦區復墾土壤精細監測調查的重點。相比較傳統理化測試方法，光譜技術可以實現土壤有機質等特性的快速估測，進一步揭示復墾土壤演變規律，直接指導礦區的生態修復。本項目選擇了平朔露天煤礦區、伊敏露天煤礦區為研究區，通過採集復墾土壤樣品，測試有機質等理化參數，獲取土壤可見光-近紅外及熱紅外光譜曲線，分析排土場不同地貌以及不同復墾年限土壤有機質光譜特徵，得出以下結論：（1）針對露天煤礦區排土場不同地形條件下排土場復墾土壤，光譜665nm處可以作為土壤有機質的分類特徵；提出基於R2294nm/R2286nm的比值指數與下坡和中坡土壤有機質特徵相關性最高；（2）針對露天煤礦區不同復墾年限土壤，與原地貌及復墾大於10年土壤相比較，復墾小於5年的土壤有機質含量最低，光譜反射率最高。隨著有機質含量的增加，在350-500nm處的土壤吸收明顯。土壤光譜可見光波段（360-760nm）經過LOG變換後，PLSR建模精度最高（R2 =0.90 , RMSE =9.55 ），全波段（350-2500nm）經過一階導數變換後，PLSR-SVM建模精度最高(R2 =0.96 , RMSE =2.53)。（3）對於草原露天煤礦區土壤，利用可見光-近紅外比值指數RI（1930nm/663nm）和熱紅外差值指數DI（8.65μm-8.16μm）進行聯合建模預測有機質精度較高。研究成果為礦區土地復墾監測提供了新的技術方法，推動了高光譜技術在露天煤礦區復墾監測中的套用。
