ICS65.020.01

CCSB11

15

內(nèi)蒙古自治區(qū)地方標(biāo)準(zhǔn)

DB15/T2675—2022

鹽堿地改良水鹽動(dòng)態(tài)監(jiān)測與評(píng)價(jià)導(dǎo)則

Guidelinesfordynamicmonitoringandevaluationofwaterandsalt

insaline-alkalilandimprovement

2022-07-15發(fā)布2022-08-15實(shí)施

內(nèi)蒙古自治區(qū)市場監(jiān)督管理局發(fā)布

DB15/T2675—2022

目次

前言.................................................................................II

1范圍...............................................................................1

2規(guī)范性引用文件.....................................................................1

3術(shù)語和定義.........................................................................1

4水鹽數(shù)據(jù)的監(jiān)測與收集...............................................................2

地下水監(jiān)測.....................................................................2

引排水監(jiān)測.....................................................................2

氣象參數(shù)監(jiān)測...................................................................2

土壤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)監(jiān)測...............................................................2

5遙感影像數(shù)據(jù).......................................................................3

遙感影像數(shù)據(jù)的選擇.............................................................3

遙感影像的精度要求.............................................................3

遙感影像數(shù)據(jù)的使用.............................................................3

6水鹽動(dòng)態(tài)分析評(píng)價(jià)內(nèi)容...............................................................3

地下水動(dòng)態(tài)分析與評(píng)價(jià)內(nèi)容.......................................................3

土壤鹽分變化特征及影響因素.....................................................4

水鹽均衡分析...................................................................4

遙感影像分析...................................................................4

附錄A（資料性）遙感影像處理步驟.....................................................5

附錄B（資料性）水鹽均衡分析步驟....................................................10

I

DB15/T2675—2022

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定

起草。

本文件由內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧廳提出。

本文件由內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAM/TC20）歸口。

本文件起草單位：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)、內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)生態(tài)資源與環(huán)境保護(hù)中心、內(nèi)蒙古河套灌區(qū)水利

發(fā)展中心義長分中心義通排干溝排水所、五原縣農(nóng)牧業(yè)技術(shù)推廣中心。

本文件主要起草人：屈忠義、王麗萍、孫宇樂、馬貴仁、羅軍、張如鑫、楊少東、石春梅、高娟、

李彬瑞。

II

DB15/T2675—2022

鹽堿地改良水鹽動(dòng)態(tài)監(jiān)測與評(píng)價(jià)導(dǎo)則

1范圍

本文件規(guī)定了區(qū)域鹽堿地改良水鹽動(dòng)態(tài)監(jiān)測指標(biāo)與評(píng)價(jià)內(nèi)容等方面的要求。

本文件適用于各種不同規(guī)模鹽堿化土壤改良水鹽動(dòng)態(tài)監(jiān)測與評(píng)價(jià)工作。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

GB15618土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)

GB/T30115衛(wèi)星遙感影像植被指數(shù)產(chǎn)品規(guī)范

GB/T36393土壤質(zhì)量自然、近自然及耕作土壤調(diào)查程序指南

GB/T37802農(nóng)田信息監(jiān)測點(diǎn)選址要求和監(jiān)測規(guī)范

NY/T1121.1土壤檢測第1部分∶土壤樣品的采集、處理和貯存

NY/T1121.2土壤檢測第2部分∶土壤pH的測定

NY/T1121.5土壤檢測第5部分∶石灰性土壤陽離子交換量的測定

NY/T1121.16土壤檢測第16部分∶土壤水溶性鹽總量的測定

NY/T3528耕地土壤墑情遙感監(jiān)測規(guī)范

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

鹽堿地saline-alkaliland

含有一定數(shù)量的可溶性鹽分和堿分，對作物正常生長有比較大的影響的突然。從廣義上講，鹽堿地

是鹽土、堿土及各種鹽化、堿化土壤的總稱。

鹽堿地改良improvementofsaline-alkaliland

改良鹽堿地不僅要排除土壤中過多的鹽分，而且還要改善土壤的理化性質(zhì)，改變形成鹽堿土的條件，

培肥土壤，使其由低產(chǎn)變高產(chǎn)，由荒地變良田。

土壤水鹽動(dòng)態(tài)觀測dynamicobservationofsoilwaterandsalt

1

DB15/T2675—2022

對土壤水分、鹽分運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行觀察和測定，為灌溉、排水工程規(guī)劃設(shè)計(jì)、管理運(yùn)用提供依據(jù)。主

要研究在某時(shí)段前后(如降雨前后、灌溉前后、某一改良措施前后)土壤中含鹽量、鹽分組成、水分的

動(dòng)態(tài)變化。

遙感影像remotesensingimage

通過安裝在遙感平臺(tái)上的遙感儀器對地球表面攝影或掃描獲得的影像。

4水鹽數(shù)據(jù)的監(jiān)測與收集

地下水監(jiān)測

需要對改良區(qū)地下水埋深、礦化度、pH值等水質(zhì)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測。根據(jù)高程差大小及農(nóng)田不同種植結(jié)

構(gòu)確定地下水監(jiān)測井位置及數(shù)量（地下水監(jiān)測點(diǎn)按照1點(diǎn)/10km2～10點(diǎn)/10km2布設(shè)），以網(wǎng)格狀布設(shè)，

并安裝自記水位計(jì)，實(shí)現(xiàn)對地下水埋深的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并結(jié)合改良區(qū)灌溉制度在每月和灌水前后對各觀測

井取水，測量水質(zhì)等指標(biāo)（或安裝自動(dòng)化監(jiān)測儀器），監(jiān)測區(qū)域內(nèi)地下水位和礦化度動(dòng)態(tài)變化。監(jiān)測點(diǎn)

選址要求和監(jiān)測規(guī)范應(yīng)按GB/T37802的規(guī)定執(zhí)行。

引排水監(jiān)測

需要對改良區(qū)總引水量、總引鹽量、總排水量、總排鹽量等水量參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測。在改良區(qū)進(jìn)出水口

布置流量和礦化度監(jiān)測設(shè)備，實(shí)時(shí)監(jiān)測流入項(xiàng)目區(qū)的總水量、總鹽量和排水量、排鹽量。

氣象參數(shù)監(jiān)測

需要對改良區(qū)降雨量、蒸發(fā)量等氣象參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測。在改良區(qū)核心位置布置氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測站，對氣

象數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。

土壤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)監(jiān)測

需要對改良區(qū)土壤進(jìn)行含鹽量、堿化度、pH值、電導(dǎo)率、含水率等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測，對土壤類型進(jìn)行

判斷，調(diào)查工作應(yīng)按GB/T36393的規(guī)定執(zhí)行。綜合考慮改良區(qū)不同土地利用、種植結(jié)構(gòu)、灌溉方式、地

下水位等情況，每年進(jìn)行2次（春種前，秋澆后）覆蓋整個(gè)改良區(qū)的土壤采樣，以觀測井為取樣起始點(diǎn)，

以網(wǎng)格布點(diǎn)法布設(shè)土壤取樣點(diǎn)進(jìn)行土樣采集，核心采樣點(diǎn)網(wǎng)格布設(shè)標(biāo)準(zhǔn)如下所示：

a)小于500畝改良區(qū)：按照100m×100m網(wǎng)格布設(shè)核心采樣點(diǎn)；

b)500～1000畝改良區(qū)：按照200m×200m網(wǎng)格布設(shè)核心采樣點(diǎn)；

c)1000～5000畝改良區(qū)：按照400m×400m網(wǎng)格布設(shè)核心采樣點(diǎn)；

d)5000～10000畝改良區(qū)：按照500m×500m網(wǎng)格布設(shè)核心采樣點(diǎn)；

e)10000畝以上改良區(qū)：按照1000m×1000m網(wǎng)格布設(shè)核心采樣點(diǎn)。

土壤樣品采集按NY/T1121.1執(zhí)行。取樣時(shí)用經(jīng)緯度定位并記錄，在田塊中央取樣。取樣深度為1m。

除去采樣點(diǎn)表面植被，按照不同的土壤質(zhì)地進(jìn)行分類與分層（通常按照0cm～20cm、20cm～40cm、

40cm～60cm、60cm～80cm、80cm～100cm進(jìn)行分層）依次進(jìn)行分層取樣，在距采樣點(diǎn)5m的兩側(cè)位

置以同樣的方式進(jìn)行重復(fù)采樣2次，用于精度校驗(yàn)。各采樣點(diǎn)均需位于改良區(qū)地下水位常規(guī)觀測井附近。

土壤pH測定按NY/T1121.2執(zhí)行;土壤全鹽量測定應(yīng)按NY/T1121.16的規(guī)定執(zhí)行;陽離子交換量

測定應(yīng)按NY/T1121.5的規(guī)定執(zhí)行。

2

DB15/T2675—2022

5遙感影像數(shù)據(jù)

遙感影像數(shù)據(jù)的選擇

遙感監(jiān)測應(yīng)按GB/T30115及NY/T3528的規(guī)定執(zhí)行。可采用土壤取樣同時(shí)期的光學(xué)影像數(shù)據(jù)、雷達(dá)

影像或多源遙感數(shù)據(jù)協(xié)同使用。

光學(xué)傳感器成像直觀，適用于對空間分辨率要求高以及地表可見的物質(zhì)的勘探與監(jiān)控，各波段特點(diǎn)

及適用方向如下所示：

a)可見光-近紅外波段波長在0.38μm～3.0μm，可見光運(yùn)用地表物體對0.38μm～0.76μm

可見光波段的反射特征進(jìn)行目標(biāo)地物探測的遙感，可對植被、水體等目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測。

b)近紅外波段波長在0.76μm～3.0μm，近紅外波段在白天日照條件好的時(shí)候掃描成像常用這

些波段。近紅外波段探測植物含水量以及云、雪或用于地質(zhì)制圖等。

c)熱紅外波段波長在3μm～15μm，熱紅外波段依賴于地物的晝夜輻射能量而成像，因此，它

不受日照條件的限制，可以晝夜成像?？捎糜谔綔y海面溫度、地物溫度等。

雷達(dá)遙感影像精度不如光學(xué)遙感影像，其微波波段波長為1mm～1m，微波波段具有高空間分辨率

和穿透能力強(qiáng)的特點(diǎn)，由于微波穿云透霧的能力，這一區(qū)間可以全天候工作。它不僅可以反映地球表面

的信息，還可以在一定程度上反映地表以下物質(zhì)的信息。

若觀測目標(biāo)具有在有云和無云狀態(tài)下的全天候協(xié)同監(jiān)測要求，可以選擇光學(xué)影像和雷達(dá)影像協(xié)同

使用。

遙感影像的精度要求

衛(wèi)星影像分辨率的參考為：

a)成圖比例為1:5000時(shí)，影像地面分辨率大致在0.4m～0.8m之間；

b)成圖比例為1:10000時(shí)，影像地面分辨率大致在0.8m～1.6m之間；

c)成圖比例為1:25000時(shí)，影像地面分辨率大致在1.0m～2.4m之間；

d)成圖比例為1:50000時(shí)，影像地面分辨率大致在2.4m～3.2m之間。

成圖比例尺愈大，所需的影像分辨率愈高。

遙感影像數(shù)據(jù)的使用

于4月份春匯前及10月份秋收后進(jìn)行遙感數(shù)據(jù)取樣。因4月取樣處于春匯前，土壤鹽分尚未受灌溉影

響，同時(shí)由于該時(shí)期少雨干旱多風(fēng)，地表蒸發(fā)劇烈，鹽分有表聚趨勢（表現(xiàn)為鹽斑、鹽霜甚至鹽結(jié)皮），

此時(shí)樣本信息可更真實(shí)地反映灌區(qū)鹽堿化程度及其空間差異，有利于鹽分的遙感反演識(shí)別。10月于秋收

后取樣，兩期數(shù)據(jù)對比，可評(píng)價(jià)整個(gè)種植期內(nèi)的鹽堿狀況改良效果。

6水鹽動(dòng)態(tài)分析評(píng)價(jià)內(nèi)容

地下水動(dòng)態(tài)分析與評(píng)價(jià)內(nèi)容

6.1.1地下水埋深年際變化

分析改良區(qū)地下水年際變化，探求地下水埋深年際變化規(guī)律及影響因素。

6.1.2地下水埋深月際變化

3

DB15/T2675—2022

通過Arcgis分析軟件對地下水觀測井每個(gè)月份的數(shù)據(jù)進(jìn)行插值統(tǒng)計(jì)分析，繪制出研究區(qū)整個(gè)生育

期內(nèi)不同月份地下水埋深變化圖，分析地下水埋深年內(nèi)月際變化，探求地下水運(yùn)移方向，總結(jié)地下水運(yùn)

移規(guī)律及影響因素。

6.1.3篩選地下水動(dòng)態(tài)變化驅(qū)動(dòng)因子

通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析方法對與地下水礦化度、pH值相關(guān)的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行分析，篩選地下水動(dòng)態(tài)變化驅(qū)

動(dòng)因子，為改良區(qū)鹽堿地改良工作提出合理意見。

土壤鹽分變化特征及影響因素

土壤鹽分變化與氣候、土壤質(zhì)地、地形、植被、地下水等自然因素及灌溉、排水、施肥等人類活動(dòng)

有著密切的關(guān)系。土壤鹽分時(shí)空變化特征及影響因素分析是了解研究區(qū)鹽分遷移變化、制定鹽漬化調(diào)控

對策的關(guān)鍵。本部分主要內(nèi)容是定量計(jì)算每年研究區(qū)1m深土層平均土壤鹽分變化情況，深入分析區(qū)域

土壤鹽分遷移變化情況及與各影響因素之間的關(guān)系。土壤質(zhì)量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按GB15618的規(guī)定執(zhí)行。

主要評(píng)價(jià)分析內(nèi)容如下：

a)土壤各分層含鹽量及電導(dǎo)率的變化特征；

b)土壤各分層鹽分離子的含量及組成變化；

c)土壤剖面含鹽量及鹽分離子的遷移變化特征；

d)研究區(qū)整體土壤鹽分、pH年際變化趨勢。

水鹽均衡分析

水分平衡包括5個(gè)方面影響因素：灌水量、降雨量；土壤的深層滲漏量；土壤的地下水補(bǔ)給量；土

壤蒸發(fā)量；明溝排水量。利用前期采集到的數(shù)據(jù)，進(jìn)行水鹽均衡計(jì)算（計(jì)算方法見附錄B），可以定量

地描述區(qū)域土壤鹽堿化發(fā)展的方向。

遙感影像分析

通過對遙感影像進(jìn)行分析，可以彌補(bǔ)實(shí)際取樣數(shù)量的不足，建立遙感反演模型后可通過遙感影像實(shí)

時(shí)動(dòng)態(tài)的對土壤鹽漬化狀況進(jìn)行監(jiān)測和掌握，以便能夠針對性的制定土壤鹽漬化防治方案。（遙感影像

處理及分析步驟見附錄A）。

4

DB15/T2675—2022

A

A

附錄A

（資料性）

遙感影像處理步驟

A.1預(yù)處理

預(yù)處理包括降噪處理、薄云處理以及陰影處理。

A.1.1降噪處理

降噪處理包括除去周期性噪聲和尖銳性噪聲以及除去壞線和條帶。周期性噪聲一般重疊在原圖像

上，成為周期性的干涉圖形，具有不同的幅度，頻率和相位。周期性噪聲可以用帶通或槽形濾波的方式

來消除，尖銳性噪聲一般用傅里葉變換進(jìn)行濾波處理。壞線和條帶一般采用傅里葉變換和低通濾波進(jìn)行

消除或減弱。

A.1.2薄云處理

由于天氣原因，對于有些遙感圖形中出現(xiàn)的薄云可以進(jìn)行減弱處理。

A.1.3陰影處理

由于太陽高度角的原因，有些圖像會(huì)出現(xiàn)山體陰影，可以采用比值法對其進(jìn)行消除。

A.2幾何糾正

通常我們獲取的遙感影像一般是Level2級(jí)產(chǎn)品，為使其定位準(zhǔn)確，我們在使用遙感圖像前，應(yīng)對其

進(jìn)行幾何精糾正，在地形起伏較大地區(qū)，還應(yīng)對其進(jìn)行正射糾正，特殊情況下還應(yīng)對遙感圖像進(jìn)行大氣

糾正。

A.2.1圖像配準(zhǔn)

為同一地區(qū)的兩種數(shù)據(jù)源在同一地理坐標(biāo)系中進(jìn)行疊加顯示和數(shù)學(xué)運(yùn)算，應(yīng)先將其中一種數(shù)據(jù)源

的地理坐標(biāo)配準(zhǔn)到另一種數(shù)據(jù)源的地理坐標(biāo)上，這個(gè)過程叫配準(zhǔn)。圖像配準(zhǔn)包括影像對柵格圖像的配準(zhǔn)

和影像對矢量圖形的配準(zhǔn)。

A.2.2幾何粗糾正

針對幾何畸變的原因進(jìn)行的，地面接收站在提供給用戶資料前，已按常規(guī)處理方案與圖像同時(shí)接收

到的有關(guān)運(yùn)行姿態(tài)、傳感器性能指標(biāo)、大氣狀態(tài)、太陽高度角對該幅圖像幾何畸變進(jìn)行了校正。

A.2.3幾何精糾正

為準(zhǔn)確對遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行地理定位，需要將遙感數(shù)據(jù)準(zhǔn)確定位到特定的地理坐標(biāo)系，這個(gè)過程稱為幾

何精糾正。幾何精校正包括圖像對推向的糾正、圖像對地圖（柵格或矢量）以及圖像對已知坐標(biāo)點(diǎn)(地

面控制點(diǎn))。圖像對推向的糾正是指利用已有準(zhǔn)確地理坐標(biāo)和投影信息的遙感影像，對原始遙感影像進(jìn)

行糾正，使其具有準(zhǔn)確的地理坐標(biāo)和投影信息。圖像對地圖（柵格或矢量）是指利用已有準(zhǔn)確地理坐標(biāo)

和投影信息的掃描地形圖或矢量地形圖，對原始遙感影像進(jìn)行糾正，使其具有準(zhǔn)確的地理坐標(biāo)和投影信

息。圖像對已知坐標(biāo)點(diǎn)（地面控制點(diǎn)）是指利用已有準(zhǔn)確地理坐標(biāo)和投影信息的已知坐標(biāo)點(diǎn)或地面控制

點(diǎn)，對原始遙感影像進(jìn)行糾正，使其具有準(zhǔn)確的地理坐標(biāo)和投影信息。

5

DB15/T2675—2022

A.2.4正射校正

利用已有地理參考數(shù)據(jù)（影像、地形圖和控制點(diǎn)等）和數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)（DEM、GDEM），對原始

遙感影像進(jìn)行糾正，可消除或減弱地形起伏帶來的影像變形，使得遙感影像具有準(zhǔn)確的地面坐標(biāo)和投影

信息。

A.3圖像增強(qiáng)

為使遙感圖像所包含的地物信息可讀性更強(qiáng)，感興趣目標(biāo)更突出，需要對遙感圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理。

圖像增強(qiáng)包括彩色合成、直方圖變換、密度分割、灰度顛倒、圖像間運(yùn)算、鄰域增強(qiáng)、主成分分析、K-

T變換和圖像融合。

A.3.1彩色合成

為了充分利用色彩在遙感圖像判讀和信息提取中的優(yōu)勢，常常利用彩色合成的方法對多光譜圖像

進(jìn)行處理，以得到彩色圖像。

A.3.2直方圖變換

統(tǒng)計(jì)每幅圖像的各亮度的像元數(shù)而得到的隨機(jī)分布圖，即為該幅圖像的直方圖。一般來說，包含大

量像元的圖像，像元的亮度隨機(jī)分布應(yīng)是正態(tài)分布。直方圖為非正態(tài)分布，說明圖像的亮度分布偏亮、

偏暗或亮度過于集中，圖像的對比度小，需要調(diào)整該直方圖到正態(tài)分布，以改善圖像的質(zhì)量。

A.3.3密度分割

將灰度圖像按照像元的灰度值進(jìn)行分級(jí)，再分級(jí)賦以不同的顏色，使原有灰度圖像變成偽彩色圖像，

達(dá)到圖像增強(qiáng)的目的。

A.3.4灰度顛倒

灰度顛倒是將圖像的灰度范圍先拉伸到顯示設(shè)備的動(dòng)態(tài)范圍(如0～255)到飽和狀態(tài)，然后再進(jìn)行

顛倒，使正像和負(fù)像互換。

A.3.5圖像間運(yùn)算

兩幅或多幅單波段圖像，空間配準(zhǔn)后可進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)圖像的增強(qiáng)。常見的有加法運(yùn)算、減法

運(yùn)算、比值運(yùn)算和綜合運(yùn)算。

A.3.6鄰域增強(qiáng)

是在被處理像元周圍的像元參與下進(jìn)行的運(yùn)算處理，鄰域的范圍取決于濾波器的大小，如3×3或5

×5等。鄰區(qū)法處理用于去噪聲、圖像平滑、銳化和相關(guān)運(yùn)算。

A.3.7主成分分析

可以用來消除特征向量中各特征之間的相關(guān)性，并進(jìn)行特征選擇。主成分分析算法還可以用來進(jìn)行

高光譜圖像數(shù)據(jù)的壓縮和信息融合。

A.3.8K-T變換

6

DB15/T2675—2022

即Kauth-Thomas變換，又稱為“纓帽變換”。這種變換著眼點(diǎn)在于農(nóng)作物生長過程而區(qū)別于其他植

被覆蓋，力爭抓住地面景物在多光譜空間中的特征。目前對這個(gè)變換的研究主要集中在MSS與TM兩種遙

感數(shù)據(jù)的應(yīng)用分析方面。

A.3.9圖像融合

遙感圖像信息融合是將多源遙感數(shù)據(jù)在統(tǒng)一的地理坐標(biāo)系中，采用一定的算法生成一組新的信息

或合成圖像的過程。

不同的遙感數(shù)據(jù)具有不同的空間分辨率、波譜分辨率和時(shí)相分辨率，如果能將它們各自的優(yōu)勢綜合

起來，可以彌補(bǔ)單一圖像上信息的不足，這樣不僅擴(kuò)大了各自信息的應(yīng)用范圍，而且大大提高了遙感影

像分析的精度。

A.4圖像裁剪

在日常遙感應(yīng)用中，常常只對遙感影像中的一個(gè)特定的范圍內(nèi)的信息感興趣，這就需要將遙感影像

裁減成研究范圍的大小。我們可以根據(jù)ROI（感興趣區(qū)域）范圍大小對被裁減影像進(jìn)行裁剪，也可以按

照指定影像文件的范圍大小對被裁減影像進(jìn)行裁剪，或者根據(jù)地圖的地理坐標(biāo)或經(jīng)緯度的范圍對被裁

減影像進(jìn)行裁剪。

A.5圖像鑲嵌和勻色

A.5.1圖像鑲嵌

也叫圖像拼接，是將兩幅或多幅數(shù)字影像(它們有可能是在不同的攝影條件下獲取的)拼在一起，構(gòu)

成一幅整體圖像的技術(shù)過程。通常是先對每幅圖像進(jìn)行幾何校正，將它們規(guī)劃到統(tǒng)一的坐標(biāo)系中，然后

對它們進(jìn)行裁剪，去掉重疊的部分，再將裁剪后的多幅影像裝配起來形成一幅大幅面的影像。

A.5.2圖像勻色

在實(shí)際應(yīng)用中，我們用來進(jìn)行圖像鑲嵌的遙感影像，經(jīng)常來源于不同傳感器、不同時(shí)相的遙感數(shù)據(jù)，

在做圖象鑲嵌時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)色調(diào)不一致，這時(shí)就需要結(jié)合實(shí)際情況和整體協(xié)調(diào)性對參與鑲嵌的影像進(jìn)

行勻色。

A.6遙感信息提取

遙感圖像中目標(biāo)地物的特征是地物電磁波的輻射差異在遙感影像上的反映。依據(jù)遙感圖像上的地

物特征，識(shí)別地物類型、性質(zhì)、空間位置、形狀、大小等屬性的過程即為遙感信息提取。目前信息提取

的方法有：目視判讀法和計(jì)算機(jī)分類法。其中目視判讀是最常用的方法。

A.7土壤水分反演模型

土壤水分反演模型有熱慣量法、作物缺水指數(shù)法、植被指數(shù)法、基于地表溫度的提取模型、微波遙

感法。

A.7.1熱慣量法

土壤熱慣量是土壤的一種熱特性，是引起土壤表層溫度變化的內(nèi)在因素，控制著土壤溫度日較差的

大小。土壤含水量的多寡可引起土壤熱容量的變化，進(jìn)而導(dǎo)致土壤溫度日變化幅度的差異;反過來，利

用這種土壤晝夜溫差量就可以確定出土壤濕度。熱慣量法監(jiān)測土壤水分含量一般包括三個(gè)環(huán)節(jié)：

1)建立土壤水分含量與土壤熱慣量關(guān)系模型；

7

DB15/T2675—2022

2)建立衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)與表層土壤熱慣量的關(guān)系模型；

3)建立在自然蒸發(fā)條件下表層土壤水分含量與一定深度水分水量的數(shù)值模擬模型。

A.7.2作物缺水指數(shù)法

作物缺水指數(shù)法是依據(jù)植物冠層表面溫度與周圍氣溫的測量差值以及太陽凈輻射的估算值進(jìn)行計(jì)

算，實(shí)質(zhì)上反映植物蒸騰與最大可能蒸發(fā)的比值，作為植物根層土壤水分狀況的估算指標(biāo)。作物缺水指

數(shù)法所需參數(shù)有：

①凈輻射，經(jīng)過大氣輻射訂正后的圖像反演得到的總輻射;

②土壤熱通量;

③顯熱通量，由冠層溫度、空氣動(dòng)力阻力及中性情況下空氣阻力求得;

④汽化潛熱常數(shù)。作物缺水指數(shù)法以蒸散為基礎(chǔ)，物理意義明確，在有植被覆蓋的情況下，作物

缺水指數(shù)法監(jiān)測土壤水分精度要高于熱慣量法。

A.7.3植被指數(shù)法

植被指數(shù)的時(shí)空變化與土壤水分狀況有一定的相關(guān)性，一般來講，當(dāng)作物缺水時(shí)，作物的生長將受

到影響，植被指數(shù)將會(huì)降低。在植被生長茂盛的階段，利用距平植被指數(shù)(AVI）監(jiān)測作物的缺水狀況，

效果較好。

A.7.4基于地表溫度的提取模型

地表溫度對裸土來說地表溫度指的是土壤表面溫度,濃密植被覆蓋的地表溫度則認(rèn)為是植被冠層的

表面溫度。歸一化溫度指數(shù)，、為地表阻抗無限大和為零時(shí)模擬的地表溫度，可認(rèn)為是在特定氣象條件

和地表阻抗下地表溫度的上限（干條件）和下限（濕條件），通過能量平衡—空氣動(dòng)力學(xué)阻抗模型計(jì)算。

消除了地表溫度季節(jié)變化的影響，與土壤濕度非常接近，可以發(fā)展成為一種標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，從而代替度的獲

得。

A.7.5微波遙感法

被動(dòng)微波遙感主要是通過微波輻射計(jì)獲得土壤的亮溫溫度，然后通過物理模型反演土壤水分或與

土壤濕度建立經(jīng)驗(yàn)（統(tǒng)計(jì)）模型。主動(dòng)微波遙感利用不同含水量的土壤其雷達(dá)回波信號(hào)的不同，建立后

向散射系數(shù)和土壤水分含量的關(guān)系。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的相關(guān)分析建立土壤濕度與后向散射系數(shù)之間的經(jīng)

驗(yàn)函數(shù)關(guān)系。

A.8土壤鹽分反演模型

土壤鹽分的反演模型有偏最小二乘回歸分析法、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及支持向量機(jī)。

A.8.1偏最小二乘回歸分析法

當(dāng)變量數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于樣本數(shù)量時(shí)，往往采用引入主成分分析思想的偏最小二乘回歸法。偏最小二乘

回歸分析方法在保證信息量最大的基礎(chǔ)上，降低光譜數(shù)據(jù)維數(shù)，提高了分析效率。利用偏最小二乘回歸

建立的土壤鹽分預(yù)測模型，對全鹽有較好的反演精度，其中對EC值的模型判定系數(shù)高達(dá)0.879。

A.8.2BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種非線性分析模型，適合于土壤系統(tǒng)高維遙感數(shù)據(jù)的參數(shù)反演過程，在處理多因素、

復(fù)雜問題時(shí)具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，將該模型用于反演鹽堿土的含鹽量可以大大提高反演精度。BP算法的中心

思想是調(diào)整權(quán)值使網(wǎng)絡(luò)總誤差最小，通過把學(xué)習(xí)的結(jié)果反饋到中間層次的隱含層單元，改變它們的權(quán)系

8

DB15/T2675—2022

數(shù)矩陣，從而達(dá)到預(yù)期的學(xué)習(xí)目的。該模型的學(xué)習(xí)屬于指導(dǎo)式學(xué)習(xí)方法，利用傳遞函數(shù)（或作用函數(shù)）

對輸入信號(hào)進(jìn)行加權(quán)、求和等數(shù)據(jù)處理，并將處理結(jié)果轉(zhuǎn)換成潛在的輸出值。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)

來自對研究區(qū)采樣點(diǎn)的實(shí)地測量與調(diào)研資料。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)與結(jié)果比較，不斷調(diào)整隱含層數(shù)目和神經(jīng)元

的個(gè)數(shù)，使模型結(jié)果不斷優(yōu)化。

A.8.3支持向量機(jī)

在進(jìn)行光譜數(shù)據(jù)變換和篩選的基礎(chǔ)上，選取與土壤鹽分顯著相關(guān)波段多的變換形式，采用支持向量

機(jī)構(gòu)建鹽漬土鹽分離子含量光譜反演模型。設(shè)定SVM類型、核函數(shù)類型，采用訓(xùn)練集交叉驗(yàn)證和網(wǎng)格搜

索法進(jìn)行參數(shù)尋優(yōu)，依據(jù)均方差最小原則確定懲罰參數(shù)和核參量的值。

A.9土壤養(yǎng)分遙感反演模型

土壤養(yǎng)分的遙感反演模型包括線性模型和非線性模型。

A.9.1線性模型

線性模型采用多元逐步回歸和偏最小二乘回歸兩種建模分析方法。多元逐步回歸是研究多個(gè)變量

之間相互依賴關(guān)系的優(yōu)化方法，通過引入變量的篩選機(jī)制，達(dá)到建立最優(yōu)回歸方程的目的.多元逐步回

歸普遍應(yīng)用于光譜分析領(lǐng)域，其基本思想是按方差貢獻(xiàn)度逐一挑選重要變量引入回歸方程.當(dāng)新變量

的選入使先前變量的預(yù)測誤差增大時(shí)，則將其剔除；而先前剔除的變量在新變量引入后變得顯著時(shí)，

則可以重新選入，直到?jīng)]有再引入的變量或可剔除的變量為止，使回歸方程中始終只保留重要的變量。

偏最小二乘回歸（PLSR）是集多元線性回歸分析、典型相關(guān)分析和主成分分析等方法于一體的全自變量

線性回歸模型，較好地解決了自變量多重共線性和樣本數(shù)少于變量數(shù)等問題.在光譜建模過程中，PLSR

能有效辨識(shí)光譜信息與噪聲，降低光譜維數(shù)，減少數(shù)據(jù)冗余.PLSR的重點(diǎn)在于主成分個(gè)數(shù)的確定，主

成分的個(gè)數(shù)會(huì)直接影響模型的穩(wěn)健性。在研究中可采用交叉驗(yàn)證的方法確定最佳主成分個(gè)數(shù)，有效地避

免了過擬合和欠擬合狀況的出現(xiàn)。

A.9.2非線性模型

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型是非線性模型的代表。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由輸入層、隱含層和輸出層組成，每層包含若干

節(jié)點(diǎn)，通過自學(xué)習(xí)計(jì)算出每個(gè)節(jié)點(diǎn)的權(quán)重，得出訓(xùn)練結(jié)果.將訓(xùn)練結(jié)果與預(yù)想結(jié)果進(jìn)行誤差分析，若訓(xùn)

練結(jié)果不能滿足期望，則修改權(quán)值來減小誤差，通過不斷迭代使訓(xùn)練結(jié)果與預(yù)想結(jié)果一致，達(dá)到誤差

最小化。

9

DB15/T2675—2022

B

B

附錄B

（資料性）

水鹽均衡分析步驟

近些年，由于河套灌區(qū)節(jié)水改造工程的實(shí)施，灌區(qū)引水量逐年遞減，必將影響乃至打破多年來演變

形成的水鹽平衡體系，致使灌區(qū)內(nèi)部的鹽分進(jìn)行重新分配。在河套灌區(qū)存在很多類似于本研究區(qū)的封閉

或半封閉小型灌域，各個(gè)灌域內(nèi)的土壤水鹽運(yùn)移情況相互影響又各有特點(diǎn)不盡相同，共同構(gòu)成整個(gè)河套

灌區(qū)，對此些小型灌域的水鹽運(yùn)移均衡分析是探求灌區(qū)鹽分重分配的重中之重，對防治土壤次生鹽堿化

具有重要作用。

試驗(yàn)區(qū)水分鹽分運(yùn)移是以一年為周期的，在一個(gè)周期內(nèi)水分和鹽分有較大的波動(dòng)。水鹽平衡是指一

定土層深度在一定時(shí)間范圍內(nèi)得到和損失水分、鹽分之間的平衡關(guān)系。水鹽均衡計(jì)算的數(shù)值模型根據(jù)這

個(gè)原理分析土壤中水量及鹽量平衡，在均衡區(qū)域的平面上取一定深度，形成封閉研究的土體。因地表以

下0cm～100cm土層是水分運(yùn)動(dòng)和鹽分運(yùn)動(dòng)最為活躍的區(qū)域，而且0cm～100cm又是作物根系層，故選

取0cm～100cm土層進(jìn)行水鹽均衡計(jì)算分析。圖B.1為水鹽平衡示意圖。

圖B.1試驗(yàn)區(qū)水鹽平衡示意圖

B.1水鹽平衡要素

以整個(gè)試驗(yàn)區(qū)系統(tǒng)為研究對象，考慮引黃水量、降水、蒸發(fā)、排水及其相互轉(zhuǎn)化過程的影響，分析

其系統(tǒng)輸入、輸出狀態(tài)以及蓄水變化量和積鹽變化量。其中，系統(tǒng)水量主要輸入項(xiàng)包括:降水量、引黃

灌水量、土壤的地下水補(bǔ)給水量，鹽分主要輸入項(xiàng)包括：引黃灌溉水中攜帶的鹽分；土壤的地下水補(bǔ)給

水中攜帶的鹽分，研究區(qū)的鹽分主要來自引黃灌溉輸入，對于降水及農(nóng)田施肥等來源本次暫不計(jì)入；系

統(tǒng)水量主要輸出項(xiàng)包括:蒸散發(fā)水量、明溝排