褐潮土的光谱特性及用土壤反射率估算有机质含量的研究

本文通过ASDFR便携式光谱仪对132个风干土壤样品的光谱反射率进行了实验室测定。根据土样光谱反射率变化,获得了褐潮土土壤剖面的不同诊断层反射光谱特征。结果表明,在400～1200nm范围之间,土壤有机质含量与土壤光谱反射率有较好的相关性。利用导数光谱方法建立了预测土壤有机质含量的方程,提出了预测北京地区褐潮土有机质光谱的最佳波段。在波长447nm处采用反射率和A值(反射率倒数的对数)所建立的预测方程的预测精度较高。采用反射率的一阶微分建立的预测方程的最佳波段在516nm处。而A值一阶微分光谱在615nm处相关性最好。作为一项参考指标用光谱分析法评价土壤中有机质含量,以期对精准农业中土壤养分或肥力的预测具有一定的指导作用。     

高光谱数据探讨水稻叶片叶绿素含量对叶片及冠层光谱反射特性的影响

为了考察叶绿素含量变化对叶片及冠层反射率的影响,利用PROSPECT模型和FCR模型,模拟叶片叶绿素含量变化(20μg/cm²、22μg/cm²、24μg/cm²、26μg/cm²、28μg/cm²、30μg/cm²)时的叶片反射率和叶面积指数变化(1、3、5)时的冠层反射率。叶片及冠层反射率的变化大小,用同一波段上反射率的标准差来衡量,研究的波段范围为400～940 nm,波段间隔为5 nm。研究发现叶绿素对叶片反射率的影响,在710 nm波长处最大,标准差变化曲线在550 nm、710 nm、795 nm和830 nm处形成4个峰值,对冠层反射率的影响,与叶面积指数大小有关,叶面积指数为1、3、5时,叶绿素对冠层反射率影响最大的波长分别为715 nm、720 nm和725 nm,标准差变化曲线分别在550 nm和715 nm、550 nm和720 nm、550 nm和725 nm形成了两个峰值。
     

基于BP神经网络的地下水离子化合物含量高光谱反演方法研究

地下水水质污染日益加重,监测地下水离子化合物含量有利于地下水的动态管理与精准防治。离子化合物光谱响应信号微弱且反演机理尚不明晰,现有研究多数对离子化合物进行简单的定性分析,较少采用数理统计方法综合估算其含量。基于离子化合物光谱机理和高光谱数据冗余的特性,通过测量实验室配比的不同浓度钠、钾、钙3种离子化合物标准液的可见—近红外反射光谱（400～1 000 nm）,探究水体3种离子化合物的光谱响应机理、最佳预处理方式及特征波段优选算法,并基于最优特征波段构建BP神经网络模型以定量反演离子化合物含量。研究发现：(1)3种离子化合物整体反射率在波长400～1 000 nm处与含量成反比,与离子的电荷数和半径成正比;(2)基于主成分分析较连续投影法提取的特征谱段,构建的多元线性回归模型能够较好地反演水体离子化合物含量;(3)KCl最优反演模型的预处理方式为SG滤波,CaCl2和NaCl最优反演模型的预处理为SG滤波后进行反射率归一化;(4)相较于传统线性反演模型,PCA-BPNN非线性模型取得了最优的反演结果,其中钾离子化合物含量反演结果最优,其训练集R2和RMSE分别达到0.996 4和248...     

亚波长金属偏振光栅设计与分析

为解算大气偏振态来实现精确导航,基于严格耦合波分析,设计了适用于复眼结构的亚波长金属偏振器。针对不同周期、占空比和金属层厚度的单层、双层金属光栅进行了仿真分析,结合实际工艺水平和加工成本,最后选定周期200 nm,占空比0.5,深度200 nm,金属层厚度100 nm的双层金属光栅作为复眼结构的检偏器,设计的双层金属光栅在中心波段450 nm的蓝光（400～500 nm）TM偏振光透射率为45%,消光比达到450,达到用于偏振导航的要求。     

不同含水量黄棕壤反射光谱特征研究

采用多光谱辐射仪(MSR～16R)对自然条件下不同水分含量黄棕壤光谱特征进行了研究，试验结果表明在可见光部分(460～710nm)，土壤含水量与光谱反射率相关性差，而在红外部分(760～1650nm）土壤含水量与光谱反射率达到极显著负相关，模式方程拟合度都在0．86以上，因此通过测定土壤光谱反射率来推算土壤含水量是可行的。应用地面光谱测量试验的结果，本文讨论了由地面光谱测量来推算土壤含水量向由卫星遥感影像反演土壤含水量过渡的可能性，进而对采用TM遥感影像对黄棕壤分布区土壤水分状况实施遥感监测的可行性作了一些探访。     

裸土表层含水量高光谱遥感的最佳波段选择

在自然状况下，对裸土进行人为干湿处理，利用ASD PRO FR2500地物光谱仪测得土壤在350nm～2500nm反射光谱并适时采取表层土，利用烘干法测得土壤体积含水量。依据土壤湿度与土壤光谱反射率之间的相关关系，得出土壤含水量与土壤光谱反射率的非线性方程。利用该方程和光谱反射率值进行土壤水分反演，通过对反演结果的误差分析，结合光谱反射率与体积含水量的指数回归分析，笔认为采用1950nm～2250nm波段的光谱反射率估测土壤含水量效果较好。     

广州市小叶榕反射光谱特征研究

在对广州市小叶榕室内反射光谱进行了反射率、波形的多元统计分析中发现,受污染植叶的反射率,比背景植叶高出0.28～2.2％;近红外波段的反射率,比干净叶面普遍的低。受污染植叶与背景植叶的光谱比较,表现为系统的蓝移,位移量为5～10nm。被污染植叶的波谱变态指数(TVI)比背景植叶的低。本文通过受污染植物叶面反射光谱的室内测量及其特征的研究,探讨植物受污染后的细微变化。将广州市的大气污染分为清洁、轻、中、重和严重污染五类。     

基于光谱分析的长江口湿地互花米草叶片叶绿素含量反演研究

互花米草是我国滨海湿地主要入侵植物之一,对当地生态系统产生深远影响,其叶绿素含量信息是湿地生态系统关键生态功能定量化研究的重要基础数据。以长江口崇明东滩湿地为研究区,以实测互花米草叶片光谱反射率和总叶绿素含量为数据源,在400~1 000nm范围内研究原始光谱反射率和一阶导数光谱反射率的比值形式(RVI)与归一化差值形式(NDVI)组合,与叶绿素含量的相关性分析,并构建叶绿素含量估算模型。结果表明:基于原始光谱反射率的RVI和NDVI植被指数形式所构建的模型的精度最高,均方根误差RMSE分别达到0.24和0.25;一阶导数光谱反射率因噪声影响较大,其估算效果不佳;从模型所入选波段来看,红边波段在互花米草叶绿素含量估算中尤为重要。     

水稻冠层光谱特征及其与LAI的关系研究

氮素营养是影响作物生长与产量的最主要限制因子之一。准确及时地监测或诊断出作物氮素营养状况,对提高氮素利用效率和作物管理水平、减少过度施氮造成的环境污染具有重要意义。本研究在不同施氮水平处理的水稻试验小区,对水稻整个生长期内冠层反射光谱进行了较系统、密集的测定,同时测定了几个重要生育期水稻的叶面积指数。研究结果表明:随着施氮量的增加,水稻冠层光谱在各生育期间呈现出一定的规律性,在近红外部分(710～1 220 nm),冠层光谱反射率随着施氮水平的提高而升高,而在可见光部分(460～680 nm),水稻冠层的光谱反射率反而逐渐降低。经冠层光谱差异显著性检验发现:水稻灌浆期以前,对施氮水平最为敏感的波段是绿光(560～610 nm)和近红外(710～760 nm)部分;转换为归一化植被指数(NDVI)以后,差异最显著的是(R760-R560)/(R760+R560)。不同氮肥处理的水稻LAI随时间变化曲线大致都呈抛物线型,中低水平施氮肥水稻LAI随时间的变化曲线比较平缓,而高水平施氮肥LAI曲线则变化比较剧烈。冠层光谱反射与叶面积的相关分析结果表明:在水稻抽穗前,叶面积与冠层光谱反射率相关性较差;而抽穗后,叶面积与冠层光谱有较高的相关性。     

基于地面定标技术的地物光谱反演方法研究

阐述了利用地面光谱定标和实验室遥感仪器定标技术和遥感方程对成像光谱遥感数据进行反射率反演的理论基础、技术方案及操作规范。结合航空遥感飞行试验,对成像光谱遥感数据进行了地物反射率反演,并讨论分析了该方法的可行性条件。研究结果表明:(1)该方法简便、实用、可行;(2)地面定标点的选择及光谱测量精度是影响反射率反演准确性的主要因素;(3)遥感器的几何参量、遥感数据获取的时间跨度、地形因子及二向反射因素是造成反射率反演误差的重要原因,在实际应用中也应加以重视。     

水稻叶绿素浓度与光谱反射率关系研究

结合田间小区实验,获取了水稻生育期9组叶片叶绿素浓度和相应的光谱反射率数据,进行了相关分析研究,结果表明:水稻叶片叶绿素浓度与其光谱反射率之间具有相关性,在450～686nm和750～770 nm光谱区内相关性较好,且在686 nm处两者达到最高的相关性;水稻叶片的“红边”拐点波长位置与其叶绿素浓度之间具有很强的相关性,复相关系数为0.88,并由此进一步讨论了高光谱遥感定量探测水稻叶绿素浓度的可行性。
     

松花湖水体叶绿素a含量与反射光谱特征关系初探

根据2008年7月在松花湖实测的水体反射光谱及实验室分析得到的叶绿素浓度数据,对松花湖水体反射光谱特征与叶绿素浓度之间的关系进行探讨与分析。研究结果表明:水体叶绿素浓度与各波长点处反射率相关性均较好,并选择700 nm处反射率建立单波段模型。而700 nm和677 nm波长处反射率比值、685 nm处光谱一阶微分、700 nm波长处波峰几何特征具有较好的相关性,给出了松花湖水体叶绿素浓度估算模型,为松花湖水体叶绿素浓度反演监测提供了一定的理论基础与参考。     

基于导数光谱位置变量的干叶片生化组分反演

利用实测干叶片生化组分和高光谱反射率数据，尝试用高光谱位置变量的一阶导数极值特征参数法提取生化组分。结果表明：对全氮、纤维素、木质素、淀粉含量贡献最大的波段分别是D4（1670nm～1735nm反射率一阶导数最小值）、D10（2235nm-2315nm反射率一阶导数最小值）、D8（2020nm-2100nm反射率一阶导数最小值）和D2（1400nm-1480nm反射率一阶导数最小值）。该方法提取干叶片各组分的精度较高，精度最高的是用3个波段提取淀粉含量。分析土壤叶片线性混合光谱表明：该方法能有效的消除土壤背景影响。     

高精度大口径光学元件透射率反射率测量的软件设计

介绍了在高精度、大口径光学元件透射率、反射率测量仪中的测量原理和装置组成以及软件设计流程和方法,特别是其数据处理、数据库管理以及在３２位操作系统下数据采集卡的驱动和控制的实现方法。     

PLS算法在病叶色素含量遥感监测中的应用

植被病叶色素含量的变化在光谱上会有响应,因此通过光谱测度的方法可以对植被病叶色素含量进行反演,从而能够对作物病害进行即时监测。偏最小二乘法(PLS)的成分提取不仅是对光谱反射率信息的概括,也是对色素含量信息的解释,同时成分提取可以避免变量之间的多重相关性,减少信息冗余。本文通过对加工番茄细菌性斑点病病叶色素含量和光谱反射率的测定,对400nm～800nm的原始光谱进行一阶微分、二阶微分、反对数光谱变换。利用色素含量在原始光谱、一阶、二阶和反对数光谱的敏感波段建立归一化指数,采用多波段PLS算法对色素含量进行归一化指数估测并检验。结果表明,新建归一化指数组成的PLS模型对色素Chl.a、Chl.b、Cars含量的估测精度高于传统的归一化指数,R2都大于0.8,RMSE小于0.05。该模型的应用对加工番茄细菌性斑点病有更强的监测能力。     

磷营养胁迫对冬小麦冠层光谱的影响

因为磷素重要的营养作用,其胁迫的存在影响冬小麦的正常生长。借助地面遥感仪器获取冬小麦在磷营养胁迫下的多个生育期里的冠层光谱数据并对其影响特征进行了分析。利用因子分析方法提取主因子与含有丰富信息的光谱变量,并结合极显著水平(0.01)的均值比较与检验过程考察了冬小麦冠层光谱,确定了对磷营养胁迫敏感的光谱波段:760nm,810nm和870nm与950nm,并在此基础上结合冬小麦对磷素的吸收利用特征选定了运用冠层光谱敏感波段反射率探测和区分磷营养胁迫的关键生育期:拔节期。结果同时表明,对冬小麦磷营养胁迫而言,近红外区间(760nm~1100nm)光谱反射特征的区分能力要强于可见光区。本文同时指出了研究与发展利用遥感技术进行营养胁迫监测的方法和着重点。     

GaAs_(1-x)P_x光敏器件的试制

<正> 本文介绍的试制工作是采用混晶GaAs_(1-x)P_x取得,吸收限在700nm左右。这样制得的器件对光敏感的范围在400～700nm。测试表明,峰值在620nm处。光波长敏感曲线和人眼视感曲线相当吻合,而又响应快,体积小,寿命长,     

磁控溅射功率对掺Al氧化锌薄膜特性的影响

利用射频磁控溅射技术在石英玻璃衬底上制备掺Al氧化锌(AZO)薄膜,研究了不同溅射功率(75,120,160,200W)对AZO薄膜的结构、光学和电学特性的影响.结果表明:所制备的AZO薄膜具有良好的c轴择优取向,且随着溅射功率的增加,薄膜的表面颗粒尺寸逐渐增加;薄膜在可见光范围具有较高的透射率,吸收边在350～400...     

基于图像分割的去雾算法

针对雾霾条件下,所得的单幅图像出现降质现象,因而对视觉效果要求高的图像进行复原具有必要性;基于图像分割的去雾算法以暗通道先验模型为基础对大气光矢量A值的求取和透射率t(x,y)的处理方法实现改进;首先对单幅图像进行阈值分割找到天空区域,在所获取的天空区域部分结合skyline算法,可以找到精确的大气光矢量A值;进而对初始透射率t(x,y)采用改进的约束最小二乘方滤波进行优化,得到优化透射率t₁(x,y),最后将所得的大气光矢量A值和优化透射率t₁(x,y)利用大气光传输物理模型复原;改进算法的去雾结果具备保留细致的边缘细节,同时具有高效的去除图像噪声能力;实验结果表明,与he方法相对比,改进去雾算法的处理时间大程度缩短的同时,图像效果得到了提升。     

基于日光诱导叶绿素荧光与反射率光谱的小麦条锈病探测研究

综合利用反射率光谱在作物生化参数探测的优势和叶绿素荧光在光合生理诊断的优势,开展了日光诱导叶绿素荧光(SIF)和反射率光谱指数协同的小麦条锈病光谱探测研究,以期提高小麦条锈病病情严重度的预测精度。利用O_2-A波段(760 nm)的SIF信号和对小麦条锈病病情严重度敏感的7种反射率光谱指数,基于支持向量机(SVM)、逐步回归(SR)以及神经网络(BP)算法,定量分析了反射率光谱指数和反射率光谱指数与SIF协同的小麦条锈病病情严重度(DI)光谱探测模型的预测精度。结果表明:①SIF与小麦条锈病病情严重度之间存在极显著的负相关关系,SIF与DI间的响应能有效地应用于小麦条锈病的遥感探测;②SIF结合反射率光谱指数的小麦条锈病病情严重度光谱模型探测精度均高于反射率光谱指数模型,SIF能够显著提高小麦条锈病病情严重度的光谱探测精度;③无论是利用反射率光谱指数还是SIF结合反射率光谱指数作为小麦条锈病病情严重度预测模型的输入参数,训练模型以BP模型的预测精度最高,但验证结果表明SVM与SR方法构建的病情严重度预测模型效果较优。