光滑叶片的偏振高光谱特性及与叶绿素含量的关系

为探讨偏振光遥感快速估算植物叶绿素含量并用于农业气象自动化观测,根据植物叶绿素颗粒可产生偏振光响应的物理特性,应用SPAD-502叶绿素仪和加偏振镜的FieldSpec~?3 Hi-Res便携式高光谱仪,在多角度观测平台上测量和研究了表面光滑的桑树、红叶石楠、茶花3种代表性叶片的偏振高光谱特性与叶绿素含量的关系。结果表明:对于光滑叶片而言,550 nm附近的绿峰强度随着叶绿素含量的增加缓慢降低,即偏振高光谱与叶绿素含量呈非线性关系;绿峰波段的偏振度(DOP)与叶绿素含量的关系最好,其次为偏振反射,再次为最高反射和总反射,最低反射的关系最不明显。该研究对进一步开展偏振光遥感评价作物生长状况、灾害及估产具有重要意义。     

基于随机变异—Kennard—Stone和偏最小二乘法的土壤重金属镉含量反演——以雄安新区西南部为例

土壤重金属污染对人类身体健康造成了严重威胁,作为快捷、高效、无损监测分析土壤重金属含量的方法之一,高光谱遥感反演土壤重金属含量的方法正逐步得到发展。本文以雄安新区西南部作为研究区,针对潜在生态风险最大且活性最强并易被植物吸收的重金属镉,开展高光谱反演研究。将采集来的426件土壤样品除杂、风干、过筛在实验室测得重金属含量,并用SVC便携式地面光谱仪测量样品350~2500 nm范围光谱。采用Savitzky—Golay卷积平滑方法进行光谱降噪平滑处理。由于粒径大小而不是化学成分差异可能会导致基线效应和漂移现象,为了增强光谱差异和光谱曲线形状,将数据进行标准正态变量变换(SNV)、一阶微分(FD)、二阶微分(SD)、多元散射校正(MSC)等数学变换,并分析变换后光谱与Cd含量的相关性。本文提出一种集成随机变异法—Kennard—Stone法—偏最小二乘回归的方法。针对变换后的光谱集和Cd含量集,第一步采用随机变异法—Kennard—Stone法将样本集分为70%训练集和30%验证集,使样本数随性质分布均匀并覆盖整个样本空间;第二步用偏最小二乘回归法结合交叉验证建立回归模型,用确定系数R2、均方根误差RMSE、偏差比值RPD、误差范围比值RER等参数开展模型评价,如果没有达到预期效果,则回到第一步,迭代反复选择,直至达到最优效果。结果表明,适用的最优反演重金属镉含量的技术方法是采用FD变换后,不断迭代集成RM—KS样本选择和PLS偏最小二乘法回归建立的模型,其验证综合效果最好,建模主成分数为11个,确定系数R2达到0.909,RMSE为0.604,RPD为2.696,RER达为15.516。成果可为类似区域快速、无损的土壤重金属Cd含量反演提供技术支撑。     

新疆可可托海稀有金属矿床矿物和岩石热红外光谱特征

当前新型材料、新能源在各个领域应用不断深化,稀有金属矿床迎来了世界范围内的研究与勘探热潮。新疆可可托海稀有金属矿床是我国最早开发利用稀有金属矿产资源的重要基地,但对其典型矿物和围岩的热红外反射光谱的认识还很缺乏,制约了对同类型矿床开展遥感地质调查和遥感地质学研究工作的推进。本文采用便携式热红外光谱仪,对可可托海3号脉的典型矿物岩石开展热红外光谱特征研究。结果表明:热红外光谱可以有效识别锂辉石、锂云母、绿柱石、电气石等典型的稀有金属矿物。其中,与锂云母相比,含锂云母伟晶岩产生了新的特征峰;含锂辉石伟晶岩、含电气石伟晶岩相比于各自单晶矿物,其反射特征峰均明显向短波方向偏移;含绿柱石伟晶岩光谱曲线反射特征峰比绿柱石单晶反射特征峰明显向长波方向偏移。本文初步建立了可可托海典型矿物和岩石热红外光谱特征数据库,总结了以锂辉石、锂云母等稀有金属矿床矿物、含矿伟晶岩及围岩的热红外光谱特征,可为热红外光谱进行稀有金属矿物的识别及花岗伟晶岩型矿床的勘探提供必要的基础数据支撑。     

青岛近海浒苔光谱特征研究

针对从2008年以来,每年夏季我国黄海南部暴发大面积的浒苔(Enteromorpha)灾害,对海洋环境及经济造成不利影响的状况,为了进一步研究浒苔特性,为利用遥感手段监测浒苔提供一定的理论依据,通过实地测量不同条件下浒苔的光谱反射率曲线,定性分析了浒苔的光谱特征。结果表明,浒苔的基本光谱特征表现为在蓝光波段和红光波段形成反射谷,在绿光波段形成反射峰,而在近红外波段反射率明显增大,形成高反射峰。因此将红光波段和近红外波段作为敏感波段,利用NDVI(归一化植被指数)提取遥感图像上的浒苔信息,可取得较好效果,有利于浒苔监测。     

条带消除对于高光谱图像分类效果的影响——以CHRIS/PROBA图像为例

以CHRIS/PROBA高光谱图像数据为例,使用非监督分类的ISODATA和监督分类的最大似然法、支持向量机等3种经典的图像分类算法,对消条带前后的图像分别开展分类实验,并对分类结果做了分析。实验结果表明,消条带处理可以较好地改善高光谱图像分类结果的目视效果,能够消除不同类别斑块边缘因条带而产生的"毛刺"现象,这对地物斑块的形状及几何分布敏感的研究(如景观生态学)至关重要;但消条带处理对于提高分类精度的效果并不显著,精度提高最大值不到2%。     

海洋鱼骨胶原肽钙螯合物的制备及红外光谱表征

以海洋鱼骨胶原肽(Marine fish ossein peptide,MFOP)和氯化钙为原料制备多肽钙螯合物,应用Plackett-Burman设计、最陡爬坡试验和中心组合试验设计对螯合工艺进行优化,并对骨胶原肽及其螯合产物进行分子量分布测定和红外光谱分析。结果表明,pH值和肽盐质量比对螯合率有极显著影响(P0.01);优化后的螯合工艺参数:pH=5.90,温度50℃,时间60min,肽盐质量比5.05∶1,多肽浓度45g/L。在此条件下,多肽-钙螯合率为52.47%。凝胶色谱法测定结果显示,螯合物中肽分子量集中在1 000Da以下,其中小肽所占比例相对较大。红外光谱扫描结果显示,螯合产物在1 418cm-1出现羧酸根的伸缩振动峰,而在3 305cm-1处出现Ca-NH2伸缩振动峰,说明生成一种新型的海洋鱼骨胶原肽钙螯合物,具有潜在的营养保健价值和功能应用前景。     

遥感技术在灵石县泥石流等地质灾害防治中的应用

地质灾害的发生影响着人们的生产和生活,给社会造成了巨大的经济损失,因此有必要对灾害进行调查、分析、预测和防治。该文阐述了利用遥感技术对灵石县崩塌、滑坡、泥石流等灾害进行调查的原理和方法。文中对灵石县主要地质灾害的类型及其危害程度作了评价,针对主要地质灾害应采取的措施提出了具体意见,并对日后可能发生严重灾害的潜在因素及区域地质环境发展趋势进行了分析。最后,对该区地质灾害的防治提出了可行性建议。     

面向应用需求的星载多光谱相机指标设置探讨

卫星研制和应用相互脱节是卫星数据质量无法有效满足应用需求的重要原因之一,如果不进行调整,将制约国产卫星数据的推广应用。在影响卫星数据质量的诸多因素中,其载荷相机的指标设置是核心和关键,因其决定了所获取数据的可应用范围及效益。在对国内外卫星载荷指标设置系统调研分析的基础上,根据国内用户对数据的使用情况,以地质矿产应用需求为主,兼顾土地、环保、农业、林业以及减灾等行业应用需求,就用户关心的相机谱段范围、空间分辨率、图像幅宽及重访周期等可见光/近红外多光谱相机基本指标设置提出了建议,旨在为相机的研制提供应用支撑。     

主动学习与图的半监督相结合的高光谱影像分类

针对当前高光谱影像分类时,人工标注样本费时费力以及大量未标记样本未有效利用等问题,提出了一种主动学习与图的半监督相结合的高光谱影像分类方法。首先,将像素的光谱信息与其邻域内的空间信息相结合,利用重排序机制得到一种旋转不变的空谱特征表达。在此基础上,利用主动学习算法选择最不确定性样本(即分类模糊度最大的样本),提交操作者标注得到标记样本集。最后将该标记样本与未标记样本组合,用于图的半监督分类。该算法可保证类别边界样本的选择,利于分类器的边界构造,同时,在较少标记样本情况下,通过引入大量的未标记样本,可以达到较好的分类效果。在3幅真实高光谱影像上的试验表明,该方法可以取得精度较高的分类结果。     

结合Gram-Schmidt变换的高光谱影像谐波分析融合算法

针对高光谱影像谐波分析融合(HAF)算法在影像融合时不顾及地物光谱曲线整体反射率这一缺陷,提出了结合Gram-Schmidt变换的高光谱影像谐波分析融合(GSHAF)改进算法。GSHAF算法可在完全保留融合前后像元光谱曲线波形形态的基础上,将高光谱影像融合简化为各像元光谱曲线的谐波余相组成的二维影像与高空间分辨率影像之间的融合。它是在原始高光谱影像光谱曲线被谐波分解为谐波余项、振幅和相位后,首先将其谐波余项与高空间分辨率影像进行GS变换融合,这样便可有效地修正融合后像元光谱曲线的反射率特征,随后再利用该融合影像与谐波振幅、相位进行谐波逆变换,完成高光谱影像谐波融合。本文最后利用Hyperion高光谱遥感影像与ALI高空间分辨率影像对GSHAF算法进行可行性分析,再以HJ-1A等卫星数据对其进行普适性验证,试验结果表明,GSHAF算法不仅可以完全地保留光谱曲线波形形态,而且融合后影像的地物光谱曲线反射率更接近真实地物。