煤矿沉陷水域重金属含量高光谱反演方法研究

发布时间：2020-07-28 13:40

【摘要】：矿区沉陷水域一般为封闭系统,不与外界流通,不易排除有害物质,受煤尘及周边环境的影响较大,其主要水源携带周边污染物,进而影响工农业生产。高光谱遥感技术具备常规水域监测手段难以实现的特点,可对水质进行较高精度的检测。本文以淮南市潘集创大生态园沉陷水域为研究对象,通过地物光谱仪对水域采样点进行光谱数据采集,同时实地取样并进行实验室分析,测量出6种重金属元素(Cu、Pb、Zn、As、Cd、Cr)的浓度。以遥感变换数据和采样点实测数据的相关性统计为基础,选择特征波段及波段组合建立水体重金属含量的高光谱反演模型,由各反演模型的决定系数及均方根误差为评判标准,选出各重金属元素的最佳反演模型,并检验其精度。实验结果表明:(1)研究区水体重金属元素变异系数大小顺序:CuZnAsPbCrCd。水体样品6种重金属元素含量偏度及峰度系数均不等于0;Cu与As、Pb与Cr的相关系数较高,其分布受到某些共同因素的影响,拥有相似的污染源和污染转移过程。(2)基于不同变换形式的光谱特征波段及双波段比对沉陷水域各重金属含量进行不同模型(线性、对数、二次、幂、指数)的拟合,得到6种重金属的最佳反演模型。水体重金属含量的单波段反演模型对Cr的预测精度最高；二阶微分变换形式的光谱反演模型效果最佳;二次项模型对各种金属含量预测精度相对较高。基于双波段比的反演模型较单波段反演模型对6类重金属含量的预测精度并不都是提高的,对部分重金属而言,甚至出现精度大幅降低的情况。(3)利用光谱二阶微分变换形式得到的各种金属的逐步多元回归模型稳定性较好,精度较高。水体重金属含量预测值与实测值的拟合程度较高,各回归方程的估测效果优于其他三种方法,可为本地区沉陷水域高光谱快速估测水体重金属含量提供依据及支撑。基于BNA波段深度特征指数反演重金属含量模型精度高于其他波段深度特征指数反演模型;重金属Cu的各类波段深度模型的决定系数均高于0.6,具有一定的参考意义。
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X752;X87
【图文】：

分布图,地理位置,分布图,表土剥离

沉陷水域周围建立坡面，在沉陷稳定且较浅的的区域通过表土剥离、矸石分时段逡逑充填、粘土覆盖等的手段进行治理。水体采样点分布在创大生态园的主要沉陷积逡逑水区，如图２所示，道路左侧积水区目前用于水产养殖，右侧区域无工农业用途，逡逑且沿岸堆积部分煤矸石，如图４所示。逡逑＼ｌＷＢｉ逡逑图２研究区地理位置分布图逡逑Ｆｉｇ２邋Ｔｈｅ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｓｔｕｄｙ邋ａｒｅａ邋ｌｏｃａｔｉｏｎ逡逑－７－逡逑

光谱,标准白,测谱,参考光谱

安徽理工大学硕士学位论文仪器与工作原理逡逑选用美国ＡＳＤ公司制造的ＡＳＤ邋Ｆｉｅｌｄｓｐｅｃ４地物３５０邋ｎｍ？２邋５００邋ｎｍ，其中波长小于１邋０００邋ｎｍ的分ｎｍ的为２ｎｍ，重米样间隔为ｌｎｍ。逡逑在采集数据时，通常会对三类光谱的辐射值进行谱仪时由仪器记录的光谱；②参考光谱或标准白谱；③样本光谱或目标光谱，是从目标物体上测谱。逡逑

分布图,采样点,积水区,水产养殖

充填、粘土覆盖等的手段进行治理。水体采样点分布在创大生态园的主要沉陷积逡逑水区，如图２所示，道路左侧积水区目前用于水产养殖，右侧区域无工农业用途，逡逑且沿岸堆积部分煤矸石，如图４所示。逡逑＼ｌＷＢｉ逡逑图２研究区地理位置分布图逡逑Ｆｉｇ２邋Ｔｈｅ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｓｔｕｄｙ邋ａｒｅａ邋ｌｏｃａｔｉｏｎ逡逑－７－逡逑

【参考文献】