机载高光谱影像反演土壤重金属含量的经验模型选择与特征提取

发布时间：2021-07-23 19:53

　　本文以机载近红外高光谱反演土壤重金属为研究目标,从重金属空间相关性,反演模型的选择,特征选择三个方面增强土壤重金属反演模型的泛化能力,提高土壤重金属反演精度。（1）分别对三个研究区域五种重金属（Cr、Fe、Cu、Zn、Cd）之间的空间相关性和空间异质性进行了分析,不同空间尺度的研究区域内土壤重金属空间分布并没有受到范围影响,大空间尺度上也存在较好的空间相关性,这为大尺度反演土壤重金属浓度提供可行性;（2）在模型选择上,本文通过系统地实验设计,对三种模型在五种重金属上反演精度进行了无偏估计,发现偏最小二乘（PLSR）在三个研究区域内五种重金属反演上均优于支持向量回归（SVR）和人工神经网络模型（ANN）。实验证明在不同尺度上反演重金属浓度需要进行模型选择,而找到最优模型;（3）在特征选择上,本文选择了马兰庄两个测区作为研究区域,评价了主成分分析（PCA）和最小噪声分离（MNF）对于重金属反演精度的提高。实验得出特征选择对于重金属反演精度有不同程度的提升,具体需要通过实验比较不同重金属对于不同特征的敏感度。本文通过三个研究区域五种重金属的最优回归模型构建,对于回归精度高的重金属元素生成重金... 

【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：100 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

马兰庄铁矿测区地理位置和机载影像

图 2-2 古蔺测区地理位置和影像2.2 高光谱数据2.2.1 成像光谱仪介绍UHD185 机载高速成像光谱仪是德国 Cubert 公司生产的画幅式、实时、高速成像光谱仪，主要光谱参数如表 2-1 所示。表 2-1 UHD185 光谱特性参数UHD185 光谱特性参数光谱范围 450nm-950nm采样间隔 4nm光谱分辨率 8nm@532nm

谱分辨率 8nm，有 125 个有效波段。在航拍过程中，设计航高为 200m,所得影像空间分辨率 5cm。本研究主要通过机载高光谱成像仪获取了三个研究区域内高空间分辨率和高波谱分辨率的光谱影像，以探索在不同空间尺度机载高光谱反演重金属浓度的可行性，以及如何选择最好的模型，最好的特征组合用以工矿区土壤重金属浓度的反演。2.2.2 高光谱影像数据获取根据三个研究区域实际情况合理的规划飞行航带，在天气适宜，且满足机载光谱仪飞行的条件下，利用 UHD185 成像光谱仪系统采集了高质量的航空高光谱影像数据。图 2-3 所示为马兰庄矿区高光谱影像外业采集现场图，成像光谱仪已搭载就绪。

【参考文献】：
期刊论文
[1]河北省马兰庄铁矿矿区生态重建效果评价研究[J]. 侯春华,袁雪涛,赵菁菁,李富平.  矿产保护与利用. 2018(06)
[2]高光谱遥感监测大面积土壤重金属污染的研究现状、原理及展望[J]. 张静静,周卫红,邹萌萌,刘影,杜小龙,李建龙.  江苏农业科学. 2018(12)
[3]基于网格搜索随机森林算法的工矿复垦区土地利用分类[J]. 陈元鹏,罗明,彭军还,王军,周旭,李少帅.  农业工程学报. 2017(14)
[4]基于Hyperion影像植被光谱的土壤重金属含量空间分布反演——以青海省玉树县为例[J]. 杨灵玉,高小红,张威,史飞飞,何林华,贾伟.  应用生态学报. 2016(06)
[5]基于省域尺度的农田土壤重金属高光谱预测[J]. 夏芳,彭杰,王乾龙,周炼清,史舟.  红外与毫米波学报. 2015(05)
[6]植被覆盖区羟基和碳酸盐矿物光谱吸收深度校正模型[J]. 周超,汪大明,陈圣波,刘彦丽,王明常.  地球科学(中国地质大学学报). 2015(08)
[7]基于光谱参数对小白菜叶片镉含量的高光谱估算[J]. 顾艳文,李帅,高伟,魏虹.  生态学报. 2015(13)

博士论文
[1]准东煤田土壤重金属污染高光谱遥感监测研究[D]. 夏军.新疆大学 2014
[2]基于高光谱遥感的土壤重金属空间分布研究[D]. 卓荦.武汉大学 2010

硕士论文
[1]三江源区土壤重金属含量高光谱遥感反演研究[D]. 张威.青海师范大学 2014
[2]兖州矿区植物波谱变异与重金属胁迫特征研究[D]. 李寅明.山东科技大学 2011



本文编号：3299931