DB15 T 2675—2022 盐碱地改良水盐动态监测与评价导则.pdf

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1、 ICS 65.020.01 CCS B11 15 内蒙古自治区地方标准 DB15/T 2675 2022 盐碱地改 良水盐动 态监测与 评价导则 Guidelines for dynamic monitoring and evaluation of water and salt in saline-alkali land improvement 2022-07-15 发布 2022-08-15 实施 内蒙古自 治区市 场 监督管理 局 发 布 DB15/T 2675 2022 I 目 次 前言.II 1 范围.1 2 规 范性 引用 文件.1 3 术 语和 定义.1 4 水 盐数 据的 监测

2、 与收 集.2 地下 水监 测.2 引排 水监 测.2 气象 参数 监测.2 土壤 基础 数据 监测.2 5 遥 感影 像数 据.3 遥感 影像 数据 的选 择.3 遥感 影像 的精 度要求.3 遥感 影像 数据 的使 用.3 6 水 盐动 态分 析评 价内 容.3 地下 水动 态分 析与 评 价内容.3 土壤 盐分 变化 特征 及 影响因 素.4 水盐 均衡 分析.4 遥感 影像 分析.4 附录A（资 料性）遥感 影像处 理步 骤.5 附录B（资 料性）水盐 均衡分 析步 骤.10 DB15/T 2675 2022 II 前 言 本文件 按照GB/T 1.1 2020 标 准化 工作 导则

3、第1 部分：标准 化文 件的 结构 和起草 规则 的 规 定起草。本文件 由内 蒙古 自治 区农 牧厅提 出。本文件 由内 蒙古 自治 区农 业标准 化技 术委 员会（SAM/TC 20）归 口。本文件 起草 单位：内蒙 古 农业大 学、内 蒙古 农牧 业 生态资 源与 环境 保护 中心、内 蒙古 河套 灌区 水利发展中 心义 长分 中心 义通 排干沟 排水 所、五原 县农 牧业技 术推 广中 心。本文件 主要起 草人：屈忠 义、王 丽萍、孙宇 乐、马 贵仁、罗军、张如 鑫、杨 少东、石春梅、高 娟、李彬瑞。DB15/T 2675 2022 1 盐碱地改 良水盐 动态监测 与评价 导则 1 范

4、围 本文件 规定 了区 域盐 碱地 改良水 盐动 态监 测指 标与 评价内 容等 方面 的要 求。本文件 适用 于各 种不 同规 模盐碱 化土 壤改 良水 盐动 态监测 与评 价工 作。2 规范性 引用 文件 下列文 件中 的内 容通 过文 中的规 范性 引用 而构 成本 文件必 不可 少的 条款。其 中，注日 期的 引用 文件，仅该日 期对 应的 版本 适用 于本文 件；不注 日期 的引 用文件，其 最新 版本（包 括所有 的修 改单）适 用 于 本文件。GB 15618 土壤 环境 质量 农用地 土壤 污染 风险 管控 标准 GB/T 30115 卫 星遥 感影 像植被 指数 产品 规范

5、GB/T 36393 土 壤质 量 自 然、近 自然 及耕 作土 壤调 查程序 指南 GB/T 37802 农 田信 息监 测点选 址要 求和 监测 规范 NY/T 1121.1 土壤 检测 第1部 分 土壤 样品 的采 集、处理 和贮 存 NY/T 1121.2 土壤 检测 第2部 分 土壤pH 的 测定 NY/T 1121.5 土壤 检测 第5部 分 石灰 性土 壤阳 离 子交换 量的 测定 NY/T 1121.16 土壤 检测 第16部 分 土壤 水溶 性盐 总量的 测定 NY/T 3528 耕 地土 壤墒 情 遥感监 测规 范 3 术语和 定义 下列术 语和 定义 适用 于本 文件。盐

6、碱地 saline-alkali land 含有一 定数 量的 可溶 性盐 分和碱 分，对 作物 正常 生 长有比 较大 的影 响的 突然。从 广义 上讲，盐碱 地是盐土、碱 土及 各种 盐化、碱化 土壤 的总 称。盐碱地 改良 improvement of saline-alkali land 改良盐 碱地 不仅 要排 除土 壤中过 多的 盐分，而 且还 要 改善土 壤的 理化 性质，改 变 形成盐 碱土 的条 件，培肥土 壤，使其 由低 产变 高产，由荒 地变 良田。土壤水 盐动 态观 测 dynamic observation of soil water and salt DB15/T

7、2675 2022 2 对土壤 水分、盐 分运 动状 态进行 观察 和测 定，为灌 溉、排 水工 程规 划设 计、管理运 用提 供依 据。主要研究 在某时 段前 后(如 降 雨前后、灌 溉前后、某 一 改良措 施前后)土壤 中含 盐 量、盐 分组成、水 分的动态变 化。遥感影 像 remote sensing image 通过安 装在 遥感 平台 上的 遥感仪 器对 地球 表面 摄影 或扫描 获得 的影 像。4 水盐数 据的 监测 与收 集 地下水 监测 需要对 改良 区地 下水 埋深、矿 化度、pH 值 等水 质参 数 进行监 测。根 据高 程差 大 小及农 田不 同种 植结构确定 地下 水

8、监 测井 位置 及数量（地 下水 监测 点按 照1点/10 km210点/10 km2布设），以网 格状 布设，并安装 自记 水位 计，实现 对地下 水埋 深的 实时 监测，并结 合改 良区 灌溉 制度 在每月 和灌 水前 后对 各 观 测井取水，测 量水 质等 指标（或安 装自 动化 监测 仪器），监 测区 域内 地下 水位 和矿化 度动 态变 化。监 测 点选址要 求和 监测 规范 应按GB/T 37802 的规 定执 行。引排水 监测 需要对 改良 区总 引水 量、总引盐 量、总排 水量、总 排盐量 等水 量参 数进 行监 测。在 改良 区进 出水 口布置流 量和 矿化 度监 测设 备，

9、实 时监 测流 入项 目区 的总水 量、总盐 量和 排水 量、排 盐量。气象参 数监 测 需要对 改良 区降 雨量、蒸 发量等 气象 参数 进行 监测。在 改良 区核 心位 置布 置 气象数 据监 测站，对气象数据 进行 采集。土壤基 础数 据监 测 需要对 改良 区土 壤进 行含 盐量、碱化 度、pH 值、电 导率、含水 率等 指标 进行 监测，对土 壤类 型进 行判断，调查 工作 应按GB/T 36393 的规 定执 行。综 合考 虑改良 区不 同土 地利 用、种植结 构、灌溉 方式、地下水位 等情 况，每年 进行2 次（春 种前，秋浇 后）覆盖 整个改 良区 的土 壤采 样，以观测 井为

10、 取样 起始 点，以网格 布点 法布 设土 壤取 样点进 行土 样采 集，核心 采样点 网格 布设 标准 如下 所示：a)小于500 亩 改良 区：按 照100 m 100 m 网格 布设 核 心采样 点；b)500 1000 亩改 良区：按 照 200 m 200 m 网 格布 设 核心采 样点；c)1000 5000 亩 改良 区：按 照 400 m 400 m 网 格布 设 核心采 样点；d)5000 10000 亩 改良 区：按照 500 m 500 m 网格 布 设核心 采样 点；e)10000 亩以 上改 良区：按 照 1000 m 1000 m 网格 布 设核心 采样 点。土壤样

11、 品采 集按NY/T 1121.1 执行。取样 时用 经纬 度 定位并 记录，在田 块中 央 取样。取 样深 度为1m。除去采 样点 表面 植被，按 照不同 的土 壤质 地进 行分 类与分 层（通常 按照0 cm 20 cm、20 cm40 cm、40 cm 60 cm、60 cm 80 cm、80 cm 100 cm 进 行 分层）依次 进行 分层 取样，在距 采样 点5 m 的两 侧位置以同 样的 方式 进行 重复 采样2 次，用于 精度 校验。各 采样点 均需 位于 改良 区地 下水位 常规 观测 井附 近。土壤 pH 测定按 NY/T 1121.2 执行;土 壤全 盐量 测定 应按 N

12、Y/T 1121.16 的规 定 执行;阳离 子交 换量测定应 按NY/T 1121.5 的 规定执 行。DB15/T 2675 2022 3 5 遥感影 像数 据 遥感影 像数 据的 选择 遥感监 测应 按GB/T 30115 及NY/T 3528 的 规定 执行。可采用 土壤 取样 同时 期的 光学影 像数 据、雷达影像或 多源 遥感 数据 协同 使用。光学传 感器 成像 直观，适 用于对 空间 分辨 率要 求高 以及地 表可 见的 物质 的勘 探与监 控，各波 段特 点及适用 方向 如下 所示：a)可见光-近 红外 波段 波长 在 0.38 m3.0 m，可见光 运用 地表 物体 对0.

13、38 m 0.76 m可见光 波段 的反 射特 征进 行目标 地物 探测 的遥 感，可对植 被、水体 等目 标进 行监测。b)近红外 波段 波长 在 0.76 m3.0 m，近红 外波 段在白 天日 照条 件好 的时 候扫描 成像 常用 这些波段。近 红外 波段 探测 植物含 水量 以及 云、雪或 用于地 质制 图等。c)热红外 波段 波长 在 3 m 15 m，热红 外波 段依 赖于地 物的 昼夜 辐射 能量 而成像，因 此，它不受日 照条 件的 限制，可 以昼夜 成像。可 用于 探测 海面温 度、地物 温度 等。雷达遥 感影 像精 度不 如光 学遥感 影像，其 微波 波段 波长为1 mm

14、1 m，微波 波 段具有 高空 间分 辨 率和穿透 能力 强的 特点，由 于微波 穿云 透雾 的能 力，这一区 间可 以全 天候 工作。它 不仅 可以 反映 地球 表 面的信息，还 可以 在一 定程 度上反 映地 表以 下物 质的 信息。若 观 测 目标 具 有在 有 云和无 云 状 态下 的 全天 候 协同监 测 要 求，可 以选 择 光学影 像 和 雷达 影 像协 同使用。遥感影 像的 精度 要求 卫星影 像分 辨率 的参 考为：a)成图比例为 1:5000 时，影 像地面 分辨 率大 致 在0.4 m 0.8 m 之间；b)成图比 例 为 1:10000 时，影像地 面分 辨率 大致 在

15、 0.8 m 1.6 m 之 间；c)成图比 例 为 1:25000 时，影像地 面分 辨率 大致 在 1.0 m 2.4 m 之 间；d)成图比 例 为 1:50000 时，影像地 面分 辨率 大致 在 2.4 m 3.2 m 之 间。成图比 例尺 愈大，所 需的 影像分 辨率 愈高。遥感影 像数 据的 使用 于4月 份春 汇前 及10 月份 秋 收后进 行遥 感数 据取 样。因4月 取样 处于 春汇 前，土 壤盐分 尚未 受灌 溉影响，同时 由于 该时 期少 雨 干旱多 风，地 表蒸 发剧 烈，盐分有 表 聚 趋势（表现 为 盐斑、盐 霜甚 至盐 结皮），此时样 本信 息可 更真 实地 反

16、映灌 区盐 碱化 程度 及其 空间差 异，有利 于盐 分的 遥感反 演识 别。10 月 于 秋 收后取样，两 期数 据对 比，可评价 整个 种植 期内 的盐 碱状况 改良 效果。6 水盐动 态分 析评 价内 容 地下水 动态 分析 与评 价内 容 6.1.1 地下水 埋深 年际 变化 分析改 良区 地下 水年 际变 化，探 求地 下水 埋深 年际 变化规 律及 影响 因素。6.1.2 地下水 埋深 月际 变化 DB15/T 2675 2022 4 通过Arcgis 分 析软 件 对 地下 水 观 测 井每 个 月 份的 数据 进 行 插 值统 计 分 析，绘制 出 研 究 区整 个 生育期内不

17、 同月 份地 下水 埋深 变化图，分析 地下 水埋 深 年内月 际变 化，探 求地 下 水运移 方向，总结 地下 水 运移规律 及影 响因 素。6.1.3 筛选地 下水 动态 变化 驱动 因子 通过数 据统 计分 析方 法对 与地下 水矿 化度、pH 值相 关的数 据参 数进 行分 析，筛选地 下水 动态 变化 驱动因子，为 改良 区盐 碱地 改良工 作提 出合 理意 见。土壤盐 分变 化特 征及 影响 因素 土壤盐 分变 化与 气候、土 壤质地、地 形、植 被、地 下水等 自然 因素 及灌 溉、排水、施肥 等人 类活 动有着密 切的 关系。土 壤盐 分时空 变化 特征 及影 响因 素分析 是

18、了 解研 究区 盐分 迁移变 化、制定 盐渍 化 调 控对策的 关键。本 部分 主要 内容是 定量 计算 每年 研究 区1 m 深土 层平 均土 壤盐 分 变化情 况，深入 分析 区 域土壤盐 分迁 移变 化情 况 及 与各影 响因 素之 间的 关系。土壤 质量 的评 价标 准应 按GB 15618 的规 定执 行。主要评 价分 析内 容如 下：a)土壤各 分层 含盐 量及 电导 率的变 化特 征；b)土壤各 分层 盐分 离子 的含 量及组 成变 化；c)土壤剖 面含 盐量 及盐 分离 子的迁 移变 化特 征；d)研究区 整体 土壤 盐分、pH 年际变 化趋 势。水盐均 衡分 析 水分平 衡包

19、括5个方 面影 响 因素：灌水量、降 雨量；土壤的 深层渗 漏量；土壤 的地下 水补给 量；土壤蒸发 量；明 沟排 水量。利用前 期采集 到的 数据，进行水 盐均衡 计算（计算 方法见 附录B），可 以定 量地描述 区域 土壤 盐碱 化发 展的方 向。遥感影 像分 析 通过对 遥感 影像 进行 分析，可以 弥补 实际 取样 数量 的不足，建 立遥 感反 演模 型后可 通过 遥感 影像 实时动态 的对 土壤 盐渍 化状 况进行 监测 和掌 握，以 便 能够针 对性 的制 定土 壤盐 渍化防 治方 案。（遥 感影 像处理及 分析 步骤 见附 录A）。DB15/T 2675 2022 5 A A 附

20、录A（资料 性）遥感影 像处 理步 骤 A.1 预处理 预处理 包括 降噪 处理、薄 云处理 以及 阴影 处理。A.1.1 降噪处 理 降 噪 处 理包 括 除去 周 期性噪 声 和 尖锐 性 噪声 以 及除去 坏 线 和条 带。周 期 性噪声 一 般 重叠 在 原图 像上，成 为周 期性 的干 涉图 形，具 有不 同的 幅度，频 率和相 位。周期 性噪 声可 以用带 通或 槽形 滤波 的 方 式来消除，尖 锐性 噪声 一般 用傅里 叶变 换进 行滤 波处 理。坏 线和 条带 一般 采用 傅里叶 变换 和低 通滤 波 进 行消除或 减弱。A.1.2 薄云处 理 由于天 气原 因，对于 有些 遥

21、感图 形中 出现 的薄 云可 以进行 减弱 处理。A.1.3 阴影处 理 由于太 阳高 度角 的原 因，有些图 像会 出现 山体 阴影，可以 采用 比值 法对 其进 行消除。A.2 几何纠 正 通常我 们获 取的 遥感 影像 一般是Level2 级 产品，为 使其定 位准 确，我 们在 使 用遥感 图像 前，应 对其进行几 何精 纠正，在地 形 起伏较 大地 区，还 应对 其 进行正 射纠 正，特 殊情 况 下还应 对遥 感图 像进 行大 气纠正。A.2.1 图像配 准 为 同 一 地区 的 两种 数 据源在 同 一 地理 坐 标系 中 进行叠 加 显 示和 数 学运 算，应先 将 其 中一

22、种 数 据源的地理 坐标 配准 到另 一种 数据源 的地 理坐 标上，这 个过程 叫配 准。图像 配准 包括影 像对 栅格 图像 的 配 准和影像 对矢 量图 形的 配准。A.2.2 几何粗 纠正 针对几 何畸 变的 原因 进行 的，地 面接 收站 在提 供给 用户资 料前，已 按常 规处 理方案 与图 像同 时接 收到的有 关运 行姿 态、传感 器性能 指标、大 气状 态、太阳高 度角 对该 幅图 像几 何畸变 进行 了校 正。A.2.3 几何精 纠正 为准确 对遥 感数 据进 行地 理定位，需 要将 遥感 数据 准确定 位到 特定 的地 理坐 标系，这个 过程 称为 几何精纠 正。几 何精

23、 校正包 括图像 对推向 的纠 正、图 像对地 图（栅 格或 矢量）以及图 像对已 知坐 标点(地面控制 点)。图像对 推 向 的 纠正是 指利用 已有 准确地 理坐标 和投影 信息 的遥感 影像，对原始 遥感 影像 进行纠正，使 其具 有准 确的 地理坐 标和 投影 信息。图 像对地 图（栅格 或矢 量）是指利 用已 有准 确地 理 坐 标和投影 信息 的扫 描地 形图 或矢量 地形 图，对原 始遥 感影像 进行 纠正，使 其具 有准确 的地 理坐 标和 投 影 信息。图像 对已 知坐 标点（地 面控制 点）是 指利 用已 有 准确地 理坐 标和 投影 信息 的已知 坐标 点或 地面 控制点

24、，对 原始 遥感 影像 进行 纠正，使其 具有 准确 的地 理坐标 和投 影信 息。DB15/T 2675 2022 6 A.2.4 正射校 正 利用已 有地理 参考 数据（影像、地形图 和控 制点等）和数 字高程 模型 数据（DEM、GDEM），对原 始遥感影 像进 行纠 正，可消 除或减 弱地 形起 伏带 来的 影像变 形，使得 遥感 影像 具有准 确的 地面 坐标 和 投 影信息。A.3 图像增 强 为使遥 感图像 所包 含的地 物信息 可读性 更强，感兴 趣目标 更突出，需 要对遥 感图像 进行增 强处 理。图像增 强包 括彩 色合 成、直方图 变换、密 度分 割、灰度颠 倒、图像 间

25、运 算、邻域增 强、主成 分分 析、K-T变换 和图 像融 合。A.3.1 彩色合 成 为 了 充 分利 用 色彩 在 遥感图 像 判 读和 信 息提 取 中的优 势，常常 利 用彩 色 合成的 方 法 对多 光 谱图 像进行 处 理，以得 到彩 色图 像。A.3.2 直方图 变换 统计每 幅图 像的 各亮 度的 像元数 而得 到的 随机 分布 图，即为 该幅 图像 的 直 方 图。一般 来说，包含 大量像元 的图像，像 元的亮 度随机 分布应 是正 态分布。直方 图为非 正态 分布，说明图 像的亮 度分 布偏亮、偏暗或 亮度 过于 集中，图 像的对 比度 小，需要 调整 该直方 图到 正态

26、分布，以 改善图 像的 质量。A.3.3 密度分 割 将灰度 图像 按照 像元 的灰 度值进 行分 级，再分 级赋 以 不同的 颜色，使 原有 灰度 图 像变成 伪彩 色图 像，达到图 像增 强的 目的。A.3.4 灰度颠 倒 灰 度 颠 倒是 将 图像 的 灰度范 围 先 拉伸 到 显示 设 备的动 态 范 围(如0 255)到饱和 状 态，然 后 再进 行颠倒，使正 像和 负像 互换。A.3.5 图像间 运算 两幅或 多幅 单波 段图 像，空间配 准后 可进 行算 术运 算，实 现图 像 的 增强。常 见的有 加法 运算、减 法运算、比值 运算 和综 合运 算。A.3.6 邻域增 强 是在

27、被 处理像 元周 围的像 元参与 下进行 的运 算处理，邻域 的范围 取决 于滤波 器的大 小，如3 3 或55等。邻 区法 处理 用于 去 噪声、图像 平滑、锐 化和 相关运 算。A.3.7 主成分 分析 可以用 来消 除特 征向 量中 各特征 之间 的相 关性，并 进行特 征选 择。主成 分分 析算法 还可 以用 来进 行高光谱 图像 数据 的压 缩和 信息融 合。A.3.8 K-T变换 DB15/T 2675 2022 7 即Kauth-Thomas 变换，又 称为“缨帽 变换”。这种 变 换着眼 点在 于农 作物 生长 过程而 区别 于其 他 植被覆盖，力争 抓住 地面景 物在多 光谱

28、空 间中 的特征。目前 对这个 变换 的研究 主要集 中在MSS 与TM 两种 遥感数据 的应 用分 析方 面。A.3.9 图像融 合 遥 感 图 像信 息 融合 是 将多源 遥 感 数据 在 统一 的 地理坐 标 系 中，采 用一 定 的算法 生 成 一组 新 的信 息或合成 图像 的过 程。不同的 遥感 数据 具有 不同 的空间 分辨 率、波谱 分辨 率和时 相分 辨率，如 果能 将它们 各自 的优 势综 合起来，可 以弥 补单 一图 像 上信息 的不 足，这 样不 仅 扩大了 各自 信息 的应 用范 围，而且 大大 提高 了遥 感 影像分析 的精 度。A.4 图像裁 剪 在日常 遥感 应

29、用 中，常常 只对遥 感影 像中 的一 个特 定的范 围内 的信 息感 兴趣，这就 需要 将遥 感影 像裁减成 研究范 围的 大小。我 们可 以根据ROI（感兴 趣 区域）范围大 小对 被裁减 影像进 行裁剪，也 可以 按照 指 定影 像 文件 的 范围 大小 对 被裁 减 影像 进 行裁 剪，或 者根 据 地图 的 地理 坐标 或 经纬 度 的范 围 对被裁减影像 进行 裁剪。A.5 图像镶 嵌和 匀色 A.5.1 图像镶 嵌 也叫图 像拼 接，是将 两幅 或多幅 数字 影像(它 们有 可 能是在 不同 的摄 影条 件下 获取的)拼 在一 起，构成一幅 整体 图像 的技 术过 程。通常 是先

30、 对每 幅图 像 进行几 何校 正，将 它们 规 划到统 一的 坐标 系中，然 后对它们 进行 裁剪，去 掉重 叠的部 分，再将 裁剪 后的 多幅影 像装 配起 来形 成一 幅大幅 面的 影像。A.5.2 图像匀 色 在实际 应用 中，我 们用 来进 行图像 镶嵌 的遥 感影 像，经 常来源 于不 同传 感 器、不同 时相的 遥感 数据，在 做 图象 镶 嵌时 经 常会 出现 色 调不 一 致，这 时就 需要 结 合实 际 情况 和 整体 协调 性 对参 与 镶嵌 的 影像进行匀色。A.6 遥感信 息提 取 遥 感 图 像中 目 标地 物 的特征 是 地 物电 磁 波的 辐 射差异 在 遥 感

31、影 像 上的 反 映。依 据 遥 感图 像 上的 地物特征，识 别地 物 类 型、性质、空间 位置、形状、大小等 属性 的过 程即 为遥 感信息 提取。目 前信 息提 取的方法 有：目视 判读 法和 计算机 分类 法。其中 目视 判读是 最常 用的 方法。A.7 土壤水 分反 演模 型 土壤水 分反 演模 型有 热惯 量法、作物 缺水 指数 法、植被指 数法、基 于地 表温 度的提 取模 型、微波 遥感法。A.7.1 热惯量 法 土壤热 惯量 是土 壤的 一种 热特性，是 引起 土壤 表层 温度变 化的 内在 因素，控 制着土 壤温 度日 较差 的大小。土壤含 水量 的多寡 可引起 土壤热 容

32、量 的变化，进而 导致土 壤温 度日变 化幅度 的差异;反过 来，利用这种 土壤 昼夜 温差 量就 可以确 定出 土壤 湿度。热 惯量法 监测 土壤 水分 含量 一般包 括三 个环 节：1)建立土 壤水 分含 量与 土壤 热惯量 关系 模型；DB15/T 2675 2022 8 2)建立卫 星遥 感数 据与 表层 土壤热 惯量 的关 系模 型；3)建立在 自然 蒸发 条件 下表 层土壤 水分 含量 与一 定深 度水分 水量 的数 值模 拟模 型。A.7.2 作物缺 水指 数法 作 物 缺 水指 数 法是 依 据植物 冠 层 表面 温 度与 周 围气温 的 测 量差 值 以及 太 阳净辐 射 的

33、 估算 值 进行 计算，实 质 上反 映植 物蒸 腾 与最大 可能 蒸发 的比 值，作为植 物根 层土 壤水 分状 况的估 算指 标。作 物缺 水 指数法所 需参 数有：净 辐射，经 过大 气辐 射 订正后 的图 像反 演得 到的 总辐射;土 壤热 通量;显 热通 量，由冠 层温 度、空气 动力 阻力 及中 性情 况下空 气阻 力求 得;汽化 潜热 常数。作物 缺 水指数 法以蒸 散为 基础，物理意 义明确，在 有植被 覆盖的 情况下，作 物缺水指 数法 监测 土壤 水分 精度要 高于 热惯 量法。A.7.3 植被指 数法 植被指 数的 时空 变化 与 土 壤水分 状况 有一 定的 相关 性，

34、一般 来讲，当作 物缺 水 时，作物 的生 长将 受到影响，植被 指数 将会降 低。在 植被生 长 茂 盛的阶 段，利 用距平 植被 指数(AVI）监测 作物 的缺水 状况，效果较 好。A.7.4 基于地 表温 度的 提取 模型 地表温 度对裸 土来 说地表 温度指 的是土 壤表 面温度,浓密植 被覆盖 的地 表温度 则认为 是植被 冠层 的表面温 度。归一 化温 度指 数，、为地 表阻 抗无 限大 和为零 时模 拟的 地表 温度，可认 为是 在特 定气 象 条 件和地表 阻抗 下地 表温 度的 上限（干 条件）和下 限（湿 条件），通 过能 量平 衡 空 气动力 学阻 抗模 型计 算。消除了

35、 地表 温度 季节 变化 的影响，与土 壤湿 度非 常 接近，可 以发 展成 为一 种 标准产 品，从 而代 替度 的 获得。A.7.5 微波遥 感法 被 动 微 波遥 感 主要 是 通过微 波 辐 射计 获 得土 壤 的 亮温 温 度，然 后 通过 物 理模型 反 演 土壤 水 分或 与土壤湿 度建 立经 验（统计）模型。主 动微 波遥 感利 用不同 含水 量的 土壤 其雷 达回波 信号 的不 同，建 立 后向 散 射系 数 和土 壤 水分 含量 的 关系。通过 实 验数 据的 相 关分 析 建立 土 壤湿 度与 后 向散 射 系数 之 间的经验函数 关系。A.8 土壤盐 分反 演模 型 土

36、壤盐 分的 反演 模型 有偏 最小二 乘回 归分 析法、BP 神经网 络以 及支 持向 量机。A.8.1 偏最小 二乘 回归 分析 法 当变量 数目 远远 大于 样本 数量时，往 往采 用引 入主 成分分 析思 想的 偏最 小二 乘回归 法。偏最 小二 乘回归分 析方 法在 保证 信息 量最大 的基 础上，降低 光 谱数据 维数，提高 了分 析 效率。利 用偏 最 小 二乘 回 归建立的 土壤 盐分 预测 模型，对全 盐有 较好 的反 演精 度，其 中对 EC 值的 模型 判定系 数高 达 0.879。A.8.2 BP 神经 网络 BP神经 网络 是一 种非 线性 分析模 型，适合 于土 壤系

37、 统 高维遥 感数 据的 参数 反演 过程，在处 理多 因素、复杂问 题时 具有 明显 的优 点，将 该模 型用 于反 演盐 碱土的 含盐 量可 以大 大提 高反演 精度。BP 算法 的 中 心思想是 调整 权值 使网 络总 误差最 小，通过 把学 习的 结果反 馈到 中间 层次 的隐 含层单 元，改变 它们 的 权 系DB15/T 2675 2022 9 数矩阵，从而 达到 预期的 学习目 的。该 模型 的学习 属于指 导式学 习方 法，利 用传递 函数（或作 用函数）对输入 信号 进行 加权、求 和等数 据处 理，并 将处 理 结果转 换成 潜在 的输 出值。神 经网 络的 训练 样本 数

38、 据来自对 研究 区采 样点 的实 地测量 与调 研资 料。经 过 反复试 验与 结果 比较，不 断调整 隐含 层数 目和 神 经 元的个数，使 模型 结果 不断 优化。A.8.3 支持向 量机 在进行 光谱 数据 变换 和筛 选的基 础上，选 取与 土壤 盐分显 著相 关波 段多 的变 换形式，采 用支 持向 量机构建 盐渍 土盐 分离 子含 量光谱 反演 模型。设定SVM 类型、核 函数 类型，采用 训 练 集 交叉 验证 和网 格搜索法进 行参 数寻 优，依据 均方差 最小 原则 确定 惩罚 参数和 核参 量的 值。A.9 土壤养 分遥 感反 演模 型 土壤养 分的 遥感 反演 模型 包

39、括线 性模 型和 非线 性模 型。A.9.1 线性模 型 线 性 模 型采 用 多元 逐 步回归 和 偏 最小 二 乘回 归 两种建 模 分 析方 法。多 元 逐步回 归 是 研究 多 个变 量之间相 互依 赖关 系的 优化 方法，通过 引入 变量 的筛 选机制，达 到建 立最 优回 归方程 的目 的.多元 逐 步 回归普遍应 用于光谱分析领域，其基 本思想是按方差贡献度逐 一挑选重要变量引入回归 方程.当新变 量的选入 使先前 变量 的 预 测 误差增 大时，则将 其剔除；而先 前剔除 的变 量在新 变量引 入后变 得显 著时，则可以 重新选 入，直到没 有再引 入的变 量或 可剔除 的变量

40、 为止，使回 归方程 中始终 只保留 重要 的变量。偏最小 二乘 回归（PLSR）是 集多元 线性 回归 分析、典 型相关 分 析 和主 成分 分析 等方法 于一 体的 全自 变量线性回 归模 型，较好 地解 决了自 变量 多重 共线 性和 样本数 少于 变量 数等 问题.在光 谱建 模过 程中，PLSR能有效 辨识 光谱 信息 与噪 声，降 低光 谱维 数，减少 数据冗 余.PLSR 的 重点 在 于主成 分个 数的 确定，主成分的 个数 会直 接影 响模 型的稳 健性。在 研究 中可 采用交 叉验 证的 方法 确定 最佳主 成分 个数，有 效 地 避免了过 拟合 和欠 拟合 状况 的出现。

41、A.9.2 非线性 模型 BP 神经 网络 模型 是非 线性 模型的 代表。BP 神 经网 络 由输入 层、隐 含层 和输 出 层组成，每层 包含 若干节点，通 过自 学习 计算 出 每个节 点的 权重，得出 训 练结果.将 训练 结果 与预 想结果 进行 误差 分析，若 训练结 果 不能 满足期 望，则 修改权 值来减 小误 差，通 过不断 迭代使 训练 结果与 预想结 果一致，达 到误 差最小化。DB15/T 2675 2022 10 B B 附录B（资料 性）水盐均 衡分 析步 骤 近些年，由于 河套 灌区 节 水改造 工程 的实 施，灌 区 引水量 逐年 递减，必将 影 响乃至 打破

42、多年 来演 变形成的 水盐 平衡 体系，致 使灌区 内部 的盐 分进 行重 新分配。在 河套 灌区 存在 很多类 似于 本研 究区 的 封 闭或半封 闭小 型灌 域，各个 灌域内 的土 壤水 盐运 移情 况相互 影响 又各 有特 点不 尽相同，共 同构 成整 个 河 套灌区，对此 些小 型灌 域的 水盐运 移均 衡分 析是 探求 灌区盐 分重 分配 的重 中之 重，对 防治 土壤 次生 盐 碱 化具有重 要作 用。试验区 水分 盐分 运移 是以 一年为 周期 的，在一 个周 期内水 分和 盐分 有较 大的 波动。水盐 平衡 是指 一定土层 深度 在一 定时 间范 围内得 到和 损失 水分、盐

43、分之间 的平 衡关 系。水盐 均衡计 算的 数值 模型 根 据 这个原理 分析 土壤 中水 量及 盐量平 衡，在 均衡 区域 的 平面上 取一 定深 度，形 成 封闭研 究的 土体。因地 表 以下0 cm 100 cm 土层 是水 分运动 和盐 分运 动最 为活 跃的区 域，而且0 cm 100 cm 又 是作 物根 系层，故 选取0 cm 100 cm 土层 进行 水盐均 衡计 算分 析。图B.1 为水盐 平衡 示意 图。图B.1 试验 区水 盐平 衡示 意图 B.1 水盐平 衡要 素 以整个 试验 区系 统为 研究 对象，考虑 引黄 水量、降 水、蒸 发、排水 及其 相互 转化过 程的 影

44、响，分 析其系统 输入、输 出状 态以 及蓄水 变化 量和 积盐 变化 量。其 中，系统 水量 主要 输入项 包括:降 水量、引 黄灌水量、土 壤的 地下 水补 给水量，盐 分主 要输 入项 包括：引黄 灌溉 水中 携带 的盐分；土 壤的 地下 水 补 给水中携 带的 盐分，研究 区 的盐分 主要 来自 引黄 灌溉 输入，对 于降 水及 农田 施 肥等来 源本 次暂 不计 入；系统水量 主要 输出 项包 括:蒸散发 水量、明 沟排 水量、土壤 深层 渗漏 水量，在 干旱半 干旱 地区，一 般 假 定地表径 流为 零，因农 田地 表平整，农 田灌 溉使 土 壤 侧渗补 给及 排出 量近 似为 零

45、，忽 略不 计，盐分 主 要 输出项包 括：明沟 排水 带走 的盐分、土 壤水 深层 渗漏 至地下 水带 走的 盐分、作 物生长 消耗 的盐 分。B.2 水盐平 衡方 程 根据上 述水盐 平衡 要素和 试验区 的 地理 条件，结合 水平衡 原理建 立了 该区域 总体土 壤水平 衡方 程，可表示 为:(B.1)DB15/T 2675 2022 11 式中：Ws 土壤 水分 变换 量，mm；Qy 引 水量，mm；Qj 降 水量，mm；Qc 土壤-地 下水 间补 给渗 漏量，mm；Qp 区 域明 沟排 水量，mm；ET 腾 发量，mm。研究区 地处 干旱、半 干旱 地区，主要 靠引 用黄 河水 进行

46、灌 溉，大量 盐分 亦随 水进入 灌域。进 入农 区的盐分 一部 分通 过排 水沟 随排水 排出 灌域 外，另一 部分积 累在 研究 区土 壤或 地下水 中。河套 灌区 春 灌 利用黄河 水灌溉，目 的是把 土壤耕 层盐分 淋洗 出去，对土壤 剖面产 生一 定的淋 洗作用，根据“盐 随水来，盐随水 去”原理，将 土壤 中的盐 分淋 洗出 去，从而 种植适 宜的 作物，如 果盐 分排不 出去 造成 盐分 在 根 区的快速 累积，影 响作 物生 长。区 域内 农区 灌溉 水排 入到地 下水 和区 域内 水域，称为 内排 水。在内 排 水 条件下，水分 蒸发 消耗，而 盐分积 存下 来，称为 旱排。

47、研究 区的 盐分 主要 来自 引黄灌 溉输 入，对于 降 水 及农田施 肥等 来源 本次 暂不 计入，因此，灌 区盐 分的 平 衡取决 于引 黄输 入盐 分和 灌溉排 水输 出盐 分的 变化。以耕作 周期 为计 算时 段，区域积(脱)盐分 平衡 方程 为：(B.2)式中：Sy 随 引水 进入 区域 的总 盐量，g；Sp 明 沟排 水排 出的 盐量，g；Sc 土壤-地 下水 间补 给渗 漏总盐 量，g；SG 主 要作 物生 育期 消耗 盐分总 量，g。随引水 进入 区域 的总 盐量 为：(B.3)式中：Qy 引 入区 域的 总水 量，L；Cy 引 入水 的盐 分浓 度，g/L。明沟排 水排 盐量 为：(B.4)式中：Qp 区 域明 沟排 出的 总水 量，L；Cp 排 水的 平均 盐分 浓度，g/L。土壤-地下 水间 补给 渗漏 总 盐量为：(B.5)式中：Qc 补 给渗 漏水 量，L；Cc 补 给渗 漏水 分的 平均 盐分浓 度，g/L。