Abstract
The analysis of the possibility of using the thermal infrared images for detecting soil fertility parameters of gray forest and alluvial arable soils was carried out by the example of a test filed in Tula region of Russia. Together with the sampling of 25 soil probes from the 0–10 cm layer, the open surface of the soil was photographed using a FLIR VUE 512 thermal imager, and the spectral reflectance of the soil was measured. According to the results of the correlation analysis, it was found that the closest correlations for thermal images are observed with the following parameters of soil fertility: the content of humus, nitrogen, exchangeable magnesium and potassium. The correlation coefficient between the humus content and the reflectance in the visible and near IR-regions, as well as with the average value of the reflectance in thermal band exceeds 0.81. In different diapasons of the visible spectrum, the spectral reflectance correlation with the content of exchangeable magnesium and potassium is lower than in the thermal band, where the correlation coefficient with the content of exchangeable magnesium is 0.81, and with the content of exchangeable potassium is 0.65. Power regression equations were constructed for detecting such soil fertility parameters as humus content (R 2 = 0.74), exchangeable potassium content (R 2 = 0.68), and exchangeable magnesium content (R 2 = 0.72) by reflection in the thermal band of the spectrum. The regressions obtained with the thermal imager data and with the spectral reflectance data in the visible and near IR- band s are similar in quality for detecting humus and exchangeable potassium content, while for detecting exchangeable magnesium content they are a bit higher. The obtained results show that thermal infrared images are applicable for detecting the most significant parameters of soil fertility in the test field and can be used as a basis for their real-time remote sensing monitoring.
Highlights
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫОбъектом исследования является почвенный покров тестового поля Почвенного института им
Так, по данным Soriano-Disla с коллегами (Soriano-Disla et al, 2014), многие физические и химические свойства почв уверенно детектируется в диапазонах MIR и NIR, а биологические свойства почв – в VIS-NIR диапазоне
Далее все достоверные модели проходили дополнительную проверку с помощью кросс-валидации методом контроля по отдельным объектам с использованием библиотеки CARET
Summary
Объектом исследования является почвенный покров тестового поля Почвенного института им. Свойства пахотных горизонтов почв поля приведены в таблице 1. Физические свойства пахотных горизонтов почв поля имеют следующую специфику: содержание агрономически ценных агрегатов составляет 71.9%, что является отличным агрегатным состоянием (Вадюнина, Корчагина, 1985), о чем также свидетельствует и коэффициент структурности 3 мм (> 1.5 мм). Докучаева были выполнены анализы следующих основных параметров плодородия почв: содержания гумуса, рН почвы Одновременно с отбором образцов почв проводилась съемка свежепроборонованной открытой поверхности почвы с высоты 130–150 см в трехкратной повторности с использованием тепловизора FLIR VUE 512, работающего в ИК диапазоне 7.5 ~ 13.5 мкм (https://www.flir.com/products/vue-pro/) Свойства пахотных горизонтов почв тестового поля Table 1. Тепловые изображения были загружены в пакет прикладных программ ILWIS (https://www.itc.nl/ilwis/download/ilwis33/), с использованием которого для каждого изображения проводилось количественное определение величины отражения энергии поверхностью почвы в тепловом диапазоне. Далее все достоверные модели проходили дополнительную проверку с помощью кросс-валидации методом контроля по отдельным объектам (leave one out cross validation) с использованием библиотеки CARET
Sign-in/Register to view highlights & summary 
Published Version (
Free)
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a call