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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