原创《土壤特征光谱测定和分类技术》：本论文为您写光谱毕业论文范文和职称论文提供相关论文参考文献，可免费下载。
摘 要：随着人口的增多,现代农业发展压力越来越大,种植植物的土壤质量已经成为现代农业快速发展的重要条件,但是农业种植中对于土壤质地无法实现精确的识别,因此选择合适的检测方法来研究测定土壤质地状况,并根据土壤类型选择合适的作物进行种植,对指导现代农业生产发展有决定性的帮助.一旦确定可精确识别的技术手段,对于农业、林业等多方面的统计和种植都有着革新的科研价值和意义.
关键词：土壤特征；光谱测定
现如今的技术手段来说,土壤质地的室内测定一般采用“比重计法”和“吸管法”.其中,吸管法操作较为繁琐,计算较多,但测定结果较为精确,而比重计法操作较为简单,但精度较差,计算也较为繁琐,而野外则采用“干试法”和“湿试法”进行简易速测,但这两种方法均使用手掌研磨辨别土壤质地,无法在精度上得到保证.土壤的检测是实现农业快速发展的前提,而光谱技术在土壤检测方面中已得到了广泛的应用,主要应用在土壤肥力指标的测定、土壤有机质等参数测定、红外反射光谱对土壤参数的定量化研究、红外定标技术得到较大的土壤参数.近年来,光谱特征技术被用于识别土壤质地.本次课题阐述以采用光谱检测土壤识别技术选择种植土壤.
一、土壤光谱特性测试实验
本次实验采用的光谱仪光谱量程在390nm到1000nm之间,分辨率在1.5nm.实验光源选取钨灯.实验材料选择工地细沙、植树园林、种植农田、工地石子、道路沥青进行实验.采集到的土壤保存在室外,温度约为0℃.
不同土壤的颗粒大小不同,而颗粒较小的土壤种植作物易导致水土流失,颗粒较大的土壤种植作物不易使作物生根.在实验室中将土壤以颗粒大小分成細沙、农田、园林、小石子、沥青五类,在0℃左右、干旱条件下进行测量.
室外一年四季夏季温度最高,冬季最低,而大多数作物均为春夏秋开花结实,因此,经过查找夏季和冬季平均气温后,将土壤温度调整数据为冬季0℃左右,夏季50℃左右,测量不同温度下光谱.土壤的水分主要来自于降雨、降雪等,实验中以钨灯（模拟太阳光）,以矿泉水作为雨水进行测定.在实验室中先测量干旱的土壤,再加入水测量土壤的反射光谱.
二、实验结果
土壤光谱反射率是土壤理化指标光谱特性的综合表现,而这种特征和土壤所处环境条件密切相关.光和土壤的互相作用包括土壤正面光谱反射、漫反射,本实验在实验室环境中测量,根据实验环境将其他影响极小因素忽略,只考虑土壤的正面光谱的反射.
根据图1实验得到,在可见光谱范围内,土壤随着颗粒大小的增加,可见光波段反射率随颗粒大小增强而减小.
根据图2、图3、图4实验得到,以钨灯作为光源的土壤光谱,在经过加热后,在可见光谱范围内,在470nm-760nm处,反射率较未加热的土壤有所增加,在近红外光谱段,在760nm-900nm之间加热土壤的反射率大于未加热土壤,在900nm-1000nm处,未加热土壤的反射率大于加热土壤.
根据图5、图6、图7实验得到,在可见光谱段（400nm-760nm）,加水后的土壤粘合程度增加,反射率反而随着粘合程度的增加而下降,在近红外光谱段（760nm-1000nm）,反射率也随着粘合程度的增加而下降,加水后的土壤反射率小于未加水土壤.
三、 实验误差分析
实验中使用光纤光谱仪于地下实验室进行实验,可以人为排除各种光源的干扰,且温度和湿度得到控制.但是在光谱仪中光学影像转化为电信号时,来自CCD（电荷耦合原件）的噪声成为数据制图方面的最大干扰.一方面,当CCD在低光照、条件下应用时,由于采取了一切可能的措施降噪（比如地下实验室密闭环境）,光子散粒噪声成为主要的噪声源.另一方面,源于构成CCD传感器关键结构材料硅的内部由于发热导致的电荷数量统计波动,在给定的CCD传感器温度条件下,热电荷的生成速率通常被称之为暗电流,这种信号和CCD传感器的温度高度相关,温度每增加5℃～6℃,暗电流将增加到原来的两倍.在弱信号条件下,CCD采用长时间积分的方法进行观测,暗电流将是主要的影响因素.
针对以上两种噪声干扰,采用调整实验光源辐射度尽量降低弱信号测绘的可能,以及在使用仪器时,每使用一段时间,间隔使用使得CCD冷却至室温.
四、结论和讨论
实验得到不同颗粒大小对土壤反射率的影响表现为：颗粒越小,反射率越大.
实验得到不同温度对土壤反射率的的影响表现为：加热后的土壤反射率和未加热的土壤相比,反射率曲线在470nm-760nm以及760nm-900nm之间反常高,表现为这两区间处加热土壤曲线位于未加热土壤曲线上方.
实验得到不同湿度对土壤反射率的的影响表现为：土壤随着水分的增加,粘合程度增加,反射率曲线在400nm-760nm、760nm-1000nm处均比未加水时低,表现在在这两区间内,反射率曲线均在未加水土壤曲线下方.
实验得到同一温度不同湿度和同一湿度不同温度的对比关系：在可见光区和近红外区均主要以颗粒大小为影响因素,但同一温度不同湿度时,在可见光区的600nm波峰和500nm波谷处,反射率曲线特征较为明显.
根据实验得到,土壤反射的光谱随着颗粒的减小,反射率均逐渐增大.可以认为这是由于颗粒越小,彼此的结合越紧密,土壤表面也就越平滑,反射率就越大.
实验测得不同湿度不同土壤,颗粒越小,在相同的湿度变化范围内,反射率变化越大.可以认为这是由于较大的颗粒之间能容纳更多的空气和水,而小颗粒受到的影响相对较小.
参考文献：
[1] 王遵义, 金春华, 刘飞, 王艳艳, 鲍一丹 基于光谱技术的土壤快速分类方法研究 浙江大学学报（农业和生命科学版） 2010.3.
光谱论文参考资料：
结论：土壤特征光谱测定和分类技术为适合不知如何写光谱方面的相关专业大学硕士和本科毕业论文以及关于光谱分析仪的用途论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料下载。
