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第1章 绪论1

1.1土壤近地传感与数字制图1

1.1.1土壤近地传感1

1.1.2数字化土壤制图3

1.2土壤高光谱技术与应用4

1.2.1土壤可见-近红外反射光谱技术进展6

1.2.2土壤野外光谱技术进展7

1.2.3土壤热红外光谱技术进展8

1.3土壤二向反射特性研究进展10

1.3.1土壤二向反射特性10

1.3.2土壤二向反射研究进展11

第2章 土壤光谱测定13

2.1主要土壤光谱测定仪器13

2.1.1可见-近红外光谱仪13

2.1.2热红外光谱仪18

2.2光谱测定方法19

2.2.1土壤可见-近红外光谱测定19

2.2.2土壤热红外光谱测定21

2.2.3土壤二向反射率光谱测量23

第3章 土壤光谱数据处理27

3.1异常值的剔除27

3.1.1标准偏差法27

3.1.2主成分分析法28

3.1.3马氏距离29

3.1.4箱形图29

3.2光谱增强30

3.2.1多元散射校正30

3.2.2标准正态变量变换30

3.3光谱曲线去噪与平滑31

3.3.1土壤光谱噪声分布31

3.3.2土壤光谱去噪方法32

3.3.3光谱去噪效果评价35

3.3.4不同光谱去噪方法的比较35

3.4光谱数据的变换与特征提取36

3.4.1土壤光谱微分处理技术36

3.4.2土壤光谱特征吸收带的提取与分析：连续统去除37

3.4.3土壤光谱特性吸收的相关性分析38

3.4.4土壤光谱吸收特征峰的提取40

3.4.5光谱曲线形态比较分析41

3.5土壤光谱建模技术41

3.5.1线性模型41

3.5.2非线性模型46

3.5.3模型精度评价方法51

第4章 土壤反射光谱曲线特征与波谱库55

4.1土壤反射光谱曲线特征55

4.1.1可见-近红外光谱的基本原理55

4.1.2土壤可见-近红外光谱特性57

4.1.3不同类型土壤反射光谱曲线61

4.2土壤光谱库建设与应用63

4.2.1全球光谱数据库63

4.2.2中国土壤光谱数据库66

4.2.3基于光谱库的土壤有机质预测71

4.2.4基于光谱库的土壤氮预测73

第5章 土壤有机质与氧化铁反射光谱特性与预测80

5.1土壤有机质反射光谱特性80

5.2土壤有机质光谱预测的线性模型83

5.3土壤有机质光谱预测的非线性数据挖掘技术91

5.4土壤氧化铁反射光谱特性与预测95

5.4.1土壤氧化铁的反射光谱特性95

5.4.2土壤氧化铁的高光谱响应98

5.4.3氧化铁对光谱曲线形态的影响101

5.5土壤氧化铁与有机质光谱的相互影响101

5.5.1试验土样氧化铁高光谱特征101

5.5.2氧化铁对有机质高光谱特征的影响103

5.5.3氧化铁对有机质高光谱定量反演的影响104

第6章 土壤质地与水分反射光谱特性与预测108

6.1土壤质地光谱预测108

6.1.1土壤质地对光谱的影响108

6.1.2土壤砂粒含量的高光谱预测109

6.2土壤水分光谱预测114

6.2.1土壤水分特性114

6.2.2土壤水分的光谱特征115

6.2.3土壤水分含量对土壤光谱反射率影响的一般规律117

6.2.4基于光谱技术的土壤水分含量预测118

第7章 土壤热红外光谱特性127

7.1土壤表温和发射率的分离127

7.1.1典型温度发射率分离算法128

7.1.2基于模拟数据的算法评价132

7.1.3影响因素分析137

7.2土壤热红外光谱特征及其特性预测140

7.2.1不同类型土壤发射光谱特征140

7.2.2不同含沙量土壤的发射光谱特征及其预测143

7.2.3不同含水量土壤的发射光谱特征及其预测153

7.2.4土壤有机质含量变化的发射光谱特征158

第8章 土壤二向反射特性研究160

8.1二向性反射分布函数160

8.2土壤二向反射模型162

8.2.1经验模型162

8.2.2辐射传输模型163

8.2.3几何光学模型164

8.3土壤二向反射特性研究165

8.3.1土壤二向反射率随观测角度变化的规律165

8.3.2表面粗糙度对土壤二向反射率的影响171

8.3.3水分含量对土壤二向反射率的影响173

第9章 土壤二向反射率模拟及模型参数反演174

9.1基于辐射传输模型的土壤二向反射率模拟及反演174

9.1.1 Hapke二向反射模型174

9.1.2模型灵敏度检验178

9.1.3土壤二向反射率模拟及模型参数反演180

9.2基于几何光学模型的土壤二向反射率模拟及反演197

9.2.1 Irons几何光学模型197

9.2.2模型预测198

9.2.3土壤二向反射率模拟及模型参数反演200

第10章 田间原状土壤光谱特性与属性预测210

10.1野外土壤光谱的影响因素及处理210

10.1.1野外土壤光谱测量中的影响因素210

10.1.2野外土壤光谱测量中的影响因素去除算法211

10.1.3野外土壤光谱测量中的影响因素去除算法应用215

10.2野外土壤特性光谱预测制图219

10.2.1光谱指数和插值方法219

10.2.2野外水稻土有机质制图应用220

参考文献226

附录 土壤地面高光谱实验处理主要软件介绍239