SEM模型与正交试验在多源光谱分析应用中的对比研究——以吉林西部盐碱土为例

在地物多角度偏振反射光谱的观测中,除土壤自身的理化性质外,探测时所采用的偏振角、探测天顶角等角度因子也会对地物光谱产生明显的影响。通过引入结构方程模型(Structural Equation Modeling, SEM),对多因素影响下的吉林西部盐碱土进行了偏振、多角度和高光谱等多源光谱分析,发现几何角度因素的影响强度大于土壤自身性质（含盐量）的影响强度。设计了三因素两水平的正交试验,并进行了分析,结果同样表明角度因素的影响更显著,即在单因子影响的分析中,偏振角、探测天顶角对所测光谱的影响要大于土壤自身含盐量的影响,而且不同因素的交互作用也会对光谱特征造成一定的影响。对SEM模型与正交试验这两种分析方法进行了对比,得出了这两种方法在光谱分析中的差异与优势。     

小型Offner光谱成像系统的设计

研究了在发散光束中使用色散元件的小型Ofiner光谱成像系统,分析了Ofiner凸光栅光谱成像系统和Ofiner曲面棱镜光谱成像系统的优缺点,与传统准直光束中使用光栅或棱镜的方法相比,Ofiner光谱成像系统具有体积小、质量轻、无谱线弯曲、色畸变小的特点。给出了两种系统的设计结果,并研究了滤除二级和高级次光谱的方法,给出了与Ofiner光谱成像系统匹配的不同形式的像方远心前置光学系统,可满足微小卫星超光谱成像仪的要求。     

南四湖水体实测高光谱与悬浮物浓度及浊度关系分析

利用2014年7月21~23日南四湖水体实测的高光谱数据及同步水质采样分析数据,分别建立了估测南四湖悬浮物浓度的单波段、波段比值和一阶微分模型,并通过悬浮物浓度间接估测了水体的浊度。结果表明,829 nm处归一化反射率模型、829/542、R756/R748、R748/R756波段比值模型和754 nm处一阶微分模型均估测悬浮物浓度精度较高,均方根误差在8.96~36.54 mg/L之间,平均相对误差均低于30%;829 nm处原始光谱反射率和归一化光谱反射率模型及829/542波段比值模型间接估测浊度效果较好,均方根误差在2405~32.04 NTU之间,平均相对误差均小于35%;829 nm处归一化反射率模型和829/542波段比值模型更适合估测南四湖悬浮物浓度和浊度。     

东北农田区土壤的偏振高光谱反射特征及肥力分析

以东北农田区土壤的偏振高光谱反射率为研究对象,从探测天顶角、探测方位角和偏振状态等方面分析研究了土壤的反射光谱特征及其与土壤肥力的关系。结果表明,多角度测量会影响土壤的反射光谱特征,影响主要体现在偏振反射比值上。180°方位角和90°偏振测量时土壤接收的能量多,土壤的偏振反射比大。土壤的肥力与土壤的偏振反射比具有明显的相关性。土壤的肥力综合指数越大,土壤的偏振反射比越低。本实验在保证农田土壤最优的遥感观测状态下,对土壤肥力的质量做了初步判断。这为土壤的多角度偏振高光谱的深入研究提供了一定的理论与实践基础,并能为农作物平衡施肥、精准农业和土壤定量遥感的相关研究提供参考。     

一种基于超光谱的血细胞分类方法*

对近红外—可见光范围内的超高光谱血液图像进行血细胞分类。不同于常见的血细胞识别方法,对血细胞的特征提取不但含有图像灰度特征,而且还包含了丰富的光谱特征,在分类方法上利用具有自适应能力的遗传算法和神经网络设计分类器进行血细胞的分类。实验结果表明,该法对背景点、红细胞和病变细胞核可取得比较好的识别结果。相对于10波段光谱和80波段高光谱而言,220波段的超光谱以增加运行时间为代价,取得了较好的分类结果。     

基于高光谱数据的汉江中下游典型河段水体悬浮物遥感反演

选择汉江中下游典型河段作为研究区域,利用2012—2013年实测水质数据及高光谱数据,基于有效信息变量筛选和神经网络算法构建研究区水体悬浮物浓度高光谱反演模型,分析评价了模型性能与估测效果,讨论了研究区水体悬浮物浓度分布特征。研究结果表明:基于变量投影重要性指数和神经网络优势构建的高光谱反演模型在反演精度、稳定性和适应性方面表现出优异的性能;而对于基于简单相关性分析构建的单波段模型和比值模型而言,建模样本选择对模型精度有较大影响,导致模型反演精度、稳定性和适用性较差;汉江中下游典型河段水体总悬浮物浓度整体上在18.8~187.0 mg/L之间变化,季节性差异明显,即春、夏两季悬浮物浓度低于秋季。