基于主成分分析的叶片光谱模拟与参数反演

发布时间：2022-01-05 07:39

　　叶片是植被冠层的重要组成部分,叶片的光合作用在调节全球气候变化中起着至关重要的作用。植被叶片生理参数的遥感反演在精准农业和碳氮循环等方面都有许多重要的应用。叶片的光学特性是反演叶片生理参数的重要依据。传统的叶片参数反演方法包括经验统计模型方法、物理模型方法、混合反演方法3种。经验统计模型方法的通用性和普适性较低;物理模型方法的反演精度有限;混合反演方法会将模型误差传递给反演结果。传统高光谱图像PCA变换是基于波段间的自相似特征,通过光谱维主成分变换,实现数据降维、去噪等。本文基于叶片反射率光谱自相似的特征,提出了基于样本维主成分变换的叶片光学特性重构和叶片生化组分反演的新方法。论文的主要工作和结论如下:1、发展了一种基于样本维主成分变换（PCA）的叶片光学特性重构方法,可以利用少数几个主成分光谱,通过线性最小二乘方法,实现叶片光谱反射率的高精度重构。通过对训练数据集进行主成分变换得到的前10个主成分,包含了训练数据集99.998%的主要信息,利用前10个主成分重构实验数据集的原始光谱反射率,得到重构的叶片光谱反射率和主成分权重系数,重构光谱的均方根误差的均值范围为5.56 ×10-5到... 

【文章来源】：西安科技大学陕西省

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

叶片的光谱反射率特征图

2 数据与方法射率数据集反射率光谱测量原理向半球反射率的测量在建模和叶片生化组分光谱探测中得到了广泛叶片光谱的测量方法[2]。半球反射率波谱数据测定需要组合光谱仪成。积分球是一种广泛应用的方向-半球反射率波谱测定的实验辅助所示为利用积分球测定半球反射率光谱的示意图，积分球内壁为朗伯原理测定的样品半球反射率包括两个步骤，即如图 2.1(a)所示的待射的辐亮度光谱，以及图 2.1(b)所示的利用朗伯体参考板测定的光的光源为平行光束，到达样品处的光斑小于样品孔口径，样品孔全且光斑完全照在待测样品上。

图 2.2 叶绿素含量对叶片光谱的影响 图 2.3 类胡萝卜素含量对叶片光谱的影响本文还分析了等效水厚度(EWT)对叶片光谱反射率的影响，等效水厚度是ROSPECT 模型的重要参数，等效水厚度表示叶片内水分的多少，它对于叶片光谱反射的影响主要体现在短波红外波段；而叶片光谱反射率对比叶重的敏感性主要体现在可光波段之外，光谱反射率与叶片比叶重呈负相关关系。

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3570031