分数阶微分在高光谱数据估算矿区土壤砷含量中的应用

分数阶微积分将整数微积分的概念推广到分数阶。以准东煤田五彩湾矿区为研究区,测定土壤样本的砷含量及光谱反射率。对土壤光谱、均方根、倒数、对数变换进行对应的0~2阶(间隔0.2阶)微分处理,利用偏最小二乘回归进行建模,并比较不同模型的反演效果。结果表明：均方根变换1.8阶微分数据所建立的模型,RMSEC=1.996,R_2C=0.821,RMSEP=1.973,R_2P=0.890,RPD=2.367为最优模型,能较好的预测土壤砷含量。该结果可为分数阶微分在高光谱遥感监测土壤重金属污染中的应用提供参考。     

准东煤田土壤汞含量的高光谱反演

本文对新疆准东煤田进行实地的野外调查并采集土壤样品,在室内测定风干后的土壤样品光谱反射率,经处理后分析土壤光谱和土壤重金属汞含量的相关性,运用逐步多元线性回归法建立土壤汞含量高光谱估算模型,并由均方根误差(RMSE)和决定系数(R2)检验模型的预测能力和稳定性。结果表明:逐步多元线性回归法建立的模型适合于准东煤田土壤汞含量高光谱估算。其中反射率一阶微分光谱是估算土壤汞含量较好的指标,估算R2为0.93、RMSEP为0.036。研究发现可以通过各种光谱预处理方法提高土壤汞含量的估算精度,从而为研究区生态环境的恢复和评价提供依据。     

铁矿粉铁含量的高光谱分析和定量反演研究

高光谱检测铁矿粉铁含量是一种新技术,具有无损、高效的检测优势。为了研究高光谱识别技术对铁矿选矿粉铁含量测定的精确度,选取了铁矿选矿粉作为测试样本,采集了不同铁含量铁矿选矿粉的高光谱曲线,经过平滑去噪和光谱特征提取后,开展铁含量光谱拟合实验和铁含量的反演研究。研究结果表明：选矿粉铁含量与高光谱曲线高度相关性波段为Fe的强吸收位置517~520 nm和873~888 nm;在吸收位置520 nm左右,进行了基于最小二乘的选矿粉铁含量的建模反演,反演实验结果的拟合度为0.9885,相对误差为7.26%,说明利用高光谱技术进行铁矿粉铁含量检测准确度较高,为高光谱检测铁含量的实际应用提供了理论基础。     

基于UAV与GIS的煤矿沉陷水域面积提取

淮南矿区潜水位高,采煤沉陷水域面积呈逐年增加的趋势。提出无人机低空摄影联合GIS技术快速提取沉陷水域面积的方法,即利用无人机获取研究区影像,在对影像进行畸变校正、匀光和空三加密等处理后得到研究区正射影像图,结合ArcGIS软件准确提取研究区沉陷水域面积。并与同时期Sentinel-2号多光谱遥感所提取的沉陷水域面积进行对比分析,结果表明,无人机低空摄影获取的研究区沉陷水域面积48.97 km²,基于多光谱遥感影像提取的沉陷水域面积38.36 km²,联合无人机与GIS技术应用于矿区沉陷水域面积提取的方法,具有高效、高精度的特点,可为矿区水资源监测与综合利用提供技术支持。     

鞍山式铁尾矿区土壤重金属含量高光谱反演

土壤中的铜浓度占比过高会对人体和环境造成一定的危害,因此探讨重金属铜含量反演具有重要意义。本研究以唐山典型铁尾矿区43个土壤样品为例,同时测定土壤中铜的反射光谱和含量信息,经多种波谱变换后,通过相关性分析法（CA）和连续投影法（SPA）进行土壤铜含量的特征波段选取,然后利用多元线性回归(MLR)和偏最小二乘回归(PLSR)算法建立了铜含量的反演模型,得到多种光谱数据的反演成效。结果显示：二阶微分处理后的光谱数据,其反演效果较好,CA-PLSR和SPA-MLR两种反演模型中,SPA-MLR的反演精度相对较准确;二阶微分光谱变换后的SPA-MLR模型在估算土壤铜含量方面更有优势。     

基于偏最小二乘回归的煤层瓦斯含量预测研究

针对煤层瓦斯含量回归建模过程中自变量间出现多重共线性问题,提出应用偏最小二乘回归(PLS)对瓦斯含量进行预测的建模思路。通过收集影响某矿11-2煤层瓦斯含量的实测数据,建立偏最小二乘回归模型,并利用SIMCA-P工具分析对比影响煤层瓦斯含量因素。结果显示偏最小二乘回归方法预测煤层瓦斯含量具有较好精度,是预测煤层煤层瓦斯含量的一种有效方法。     

不同煤粒度的煤质近红外光谱预处理方法研究

为了检测不同煤粒度的煤质内部成分,针对传统方法检测速度慢、效率低等问题,提出一种基于近红外漫反射光谱的煤质定量分析方法。结合不同光谱预处理方法建立1、3和5 mm粒度等级下的煤质全水分近红外偏最小二乘回归(PLSR)模型。研究结果表明该检测方法合理可行,具有很好的应用价值。     

高光谱遥感土壤重金属污染研究综述

高光谱遥感以其快速、非接触的测量方式,符合当前大范围、快速监测的需求.对高光谱遥感在土壤重金属污染方面的研究成果进行综述,重点归纳了不同重金属种类污染土壤光谱特性.高光谱遥感在土壤重金属污染方面存在重金属光谱信号微弱、精度有限、时效性不理想和对Cd、Hg等毒性较强但无光谱特征元素检测困难等问题,呈现仪器性能有所提升、数据处理方法有所创新和多源信息集成处理的发展趋势.     

基于激光诱导击穿光谱的煤质灰分测定方法研究

论文将激光诱导击穿光谱技术应用于煤质中灰分含量的定量分析,利用10组已知样品作为校正样本,使用偏最小二乘方法建立灰分含量整体含量的定量分析模型,之后将3个预测样本输入模型进行检验。结果表明,LIBS技术结合PLS方法能够检测出煤质中灰分整体含量,预测结果的平均相对误差(REP)约为8.43%,并且说明LIBS技术具有在线检测煤质灰分含量的能力。