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国家自然科学基金(41201215)

作品数:13 被引量:114H指数:7
相关作者:郑光辉李仁杰焦彩霞查勇熊俊峰更多>>
相关机构:石家庄学院南京信息工程大学河北师范大学更多>>
发文基金:国家自然科学基金河北省自然科学基金中国地质调查局地质调查项目更多>>
相关领域:自动化与计算机技术农业科学环境科学与工程更多>>

文献类型

  • 13篇中文期刊文章

领域

  • 7篇自动化与计算...
  • 6篇农业科学
  • 3篇环境科学与工...

主题

  • 7篇土壤
  • 7篇偏最小二乘
  • 6篇偏最小二乘回...
  • 6篇光谱
  • 5篇有机质
  • 5篇重金
  • 5篇重金属
  • 5篇反射光
  • 5篇反射光谱
  • 4篇土壤有机
  • 4篇土壤有机质
  • 4篇土壤重金属
  • 3篇反演
  • 2篇遥感
  • 2篇最小二乘
  • 2篇反演模型
  • 1篇多光谱
  • 1篇遥感反演
  • 1篇有机碳
  • 1篇有机质含量

机构

  • 6篇南京信息工程...
  • 6篇石家庄学院
  • 3篇河北师范大学
  • 2篇南京师范大学
  • 1篇长江大学
  • 1篇河南大学
  • 1篇中国科学院

作者

  • 5篇郑光辉
  • 3篇李仁杰
  • 3篇焦彩霞
  • 2篇查勇
  • 2篇赏刚
  • 2篇孙东敏
  • 2篇熊俊峰
  • 1篇魏薇
  • 1篇贺军亮
  • 1篇陈昌春
  • 1篇蒋建军
  • 1篇张淑媛
  • 1篇林晨

传媒

  • 4篇光谱学与光谱...
  • 2篇遥感技术与应...
  • 1篇农业工程学报
  • 1篇土壤学报
  • 1篇环境污染与防...
  • 1篇实验室研究与...
  • 1篇国土资源遥感
  • 1篇Pedosp...
  • 1篇南京信息工程...

年份

  • 1篇2022
  • 1篇2021
  • 4篇2019
  • 5篇2016
  • 1篇2015
  • 1篇2013
13 条 记 录,以下是 1-10
排序方式:
基于偏最小二乘的土壤重金属镉间接反演模型被引量:15
2019年
为探讨土壤重金属含量的高光谱快速监测方法,以石家庄市水源保护区褐土为研究对象,基于土壤有机质敏感波段对应的多种光谱变换指标,采用偏最小二乘回归方法,建立了土壤重金属镉(Cd)的高光谱间接反演模型。结果表明,研究区土壤样本Cd含量平均值为0.220 mg/kg,处于严重污染水平;有机质含量与Cd含量之间显著相关,两者存在一定的吸附赋存关系;有机质原始光谱反射率对应的敏感波段为797 nm,各种光谱变换中倒数对数的一阶微分(absorbance transformation and first derivative,ATFD)与有机质含量的相关性最大,一阶微分(first derivative,FD)与有机质含量存在最大的正相关关系;基于建模和验证样本分析,多光谱变换指标偏最小二乘回归模型优于单光谱变换指标偏最小二乘模型和多光谱变换指标逐步回归模型,模型解释变量为1409 nm波段处的倒数对数的二阶微分(absorbance transformation and second derivative,ATSD)和1396 nm波段处的FD,建模和验证样本R 2分别达0.83和0.80。采用基于有机质光谱诊断特征建立多光谱变换指标集成估算模型来间接反演重金属Cd含量是可行的,所建最优模型可以为该地区重金属Cd的快速遥感监测提供参考。
贺军亮韩超山韦锐周智勇东启亮
关键词:土壤有机质偏最小二乘回归
Estimation of Organic Matter Content in Coastal Soil Using Reflectance Spectroscopy被引量:14
2016年
Rapid determination of soil organic matter(SOM) using regression models based on soil reflectance spectral data serves an important function in precision agriculture. "Deviation of arch"(DOA)-based regression and partial least squares regression(PLSR)are two modeling approaches to predict SOM.However,few studies have explored the accuracy of the DOA-based regression and PLSR models.Therefore,the DOA-based regression and PLSR were applied to the visible near-infrared(VNIR) spectra to estimate SOM content in the case of various dataset divisions.A two-fold cross-validation scheme was adopted and repeated 10 000 times for rigorous evaluation of the DOA-based models in comparison with the widely used PLSR model.Soil samples were collected for SOM analysis in the coastal area of northern Jiangsu Province,China.The results indicated that both modelling methods provided reasonable estimation of SOM,with PLSR outperforming DOA-based regression in general.However,the performance of PLSR for the validation dataset decreased more noticeably.Among the four DOA-based regression models,a linear model provided the best estimation of SOM and a cutoff of SOM content(19.76 g kg^(-1)),and the performance for calibration and validation datasets was consistent.As the SOM content exceeded 19.76 g kg^(-1),SOM became more effective in masking the spectral features of other soil properties to a certain extent.This work confirmed that reflectance spectroscopy combined with PLSR could serve as a non-destructive and cost-efficient way for rapid determination of SOM when hyperspectral data were available.The DOA-based model,which requires only 3 bands in the visible spectra,also provided SOM estimation with acceptable accuracy.
ZHENG GuanghuiDongryeol RYUJIAO CaixiaHONG Changqiao
关键词:土壤有机质含量反射光谱偏最小二乘回归高光谱数据
高光谱反射率的滨海地区土壤全磷含量反演被引量:3
2022年
反射光谱在近年来广泛应用于土壤属性的估算。作为一种有效估算土壤全磷含量的手段,反射光谱技术可以很大程度上减少传统化学测量方法所损耗的人力物力。以江苏滨海土壤为研究对象,在30个采样点采集了共147个土样,测量土壤样品光谱反射率及全磷含量。利用原始光谱反射率数据及6种不同的光谱变换结果,通过随机抽样(RS)、KS、SPXY三种样本集划分方法,基于偏最小二乘回归(PLSR)和支持向量机(SVM)方法分别建立土壤全磷含量的估算模型,对比分析了三种样本集划分方法对估算结果精度的影响。结果表明:(1)以原始光谱反射率为数据,PLSR模型,RS方法在多数情况下可以获得较为稳定的模型精度,明显优于KS和SPXY方法;在SVM模型中,采用SPXY方法获得的模型结果最优,KS次之,RS结果最差。(2)不同的样本集划分方法所合适的光谱变换方法不同,对于三种划分样本集方法,PLSR和SVM对应的最优光谱变换分别是对数的倒数和一阶导数(KS方法),原始光谱和一阶导数(RS方法),一阶导数和多元散射校正(SPXY方法)。其中采用KS方法划分样本集,PLSR和SVM均能获得最佳的预测结果。并非所有光谱变换方法都可以提高模型精度,部分光谱变换后PLSR模型预测精度显著降低;(3)在所有的样本集划分方法中,SVM的建模效果优于PLSR,采用RS方法划分样本集,PLSR的预测精度高于SVM,而采用KS和SPXY方法划分样本集,SVM的预测精度整体高于PLSR。综上所述,本研究区域估算土壤全磷含量的最佳模型是基于KS样本集划分方法和一阶导数光谱变换建立的SVM模型,此时拟合优度(R_(p)^(2))为0.82。结果表明反射光谱可以对滨海地区的土壤全磷含量进行有效预测,对土壤磷元素的高效快速反演具有一定的指导意义。
魏丹萍郑光辉
关键词:全磷反射光谱偏最小二乘回归支持向量机
苏北滨海土壤碳酸钙含量反射光谱估算研究被引量:9
2016年
土壤属性的快速、精确测定是实现现代精细农业的基础。本研究分析了江苏省北部滨海土壤的属性特征以及碳酸钙的可见-近红外反射光谱特征,探讨利用可见-近红外光谱估算滨海土壤碳酸钙含量的可行性,比较不同光谱反射率数据集、不同预处理方法以及不同建模方法定量反演的优劣。结果表明:(1)苏北滨海土壤有机质含量较低、碳酸钙含量较高,其光谱曲线在2 340 nm处有较明显的碳酸钙吸收特征;(2)滨海土壤碳酸钙含量与土壤的可见-近红外波段反射率呈正相关,且碳酸钙含量高低对于土壤的近红外波段反射率的影响高于可见光波段;(3)可见-近红外反射光谱可用于估算滨海土壤碳酸钙含量。就建模结果而言,381~2 459 nm波段反射光谱数据集、log(1/R)预处理、偏最小二乘回归三者结合的效果比较理想。
洪长桥郑光辉陈昌春
关键词:碳酸钙有机质反射光谱
高光谱遥感反演土壤重金属含量研究进展被引量:36
2015年
土壤重金属污染是当今重要的世界性环境问题之一。如何快速高效地获取土壤重金属含量及分布信息是进行污染风险评价及预测研究的前提。高光谱遥感具有无损、实时获取信息的优势,利用高光谱技术反演土壤重金属含量仍处于探讨阶段,对其反演机理和建模方法的研究成果进行了介绍和分析。认为充分研究不同类型土壤对重金属的吸附特性,是深入理解重金属含量反演机理的基础。加强不同土壤类型、不同污染程度的案例对比分析,发展光谱信号处理方法,引入非线性建模算法,构建重金属形态量反演模型,是土壤重金属含量遥感估算研究的重要研究方向。
贺军亮张淑媛查勇蒋建军
关键词:土壤重金属高光谱遥感反演模型
基于有机质光谱特征的土壤重金属Pb估算模型研究被引量:4
2019年
为实现土壤重金属含量的高光谱快速监测,以石家庄地表水源保护区土壤样本为研究对象,基于土壤有机质(SOM)敏感波段对应的多种光谱变换指标,采用多元线性逐步回归和偏最小二乘回归方法,构建土壤重金属Pb含量的间接反演模型。结果表明:研究区土壤样本Pb平均值为19.729mg/kg,SOM与Pb含量的R达到0.740,两者存在一定的吸附赋存关系。SOM在土壤反射率中的敏感波段为798nm,各种光谱变换指标中土壤反射率倒数对数一阶微分(ATFD)与SOM含量的相关性最大,R达到-0.754。基于建模样本和验证样本分析,多光谱变换指标偏最小二乘回归(M-PLSR)模型优于单光谱变换指标多元线性逐步回归(U-MLSR)模型和多光谱变换指标多元线性逐步回归(M-MLSR)模型,建模样本和验证样本R2分别为0.876和0.801。基于SOM光谱诊断特征建立M-PLSR模型来间接反演土壤重金属Pb含量是可行的,可为该地区土壤重金属Pb的快速监测提供参考。
贺军亮李志远李仁杰周智勇东启亮
关键词:土壤有机质PB偏最小二乘回归
基于偏最小二乘的土壤重金属铜含量高光谱估算被引量:13
2019年
为探究高光谱数据估算土壤重金属铜含量的可行性,以石家庄市水源保护区褐土为研究对象,对不同光谱变换数据与重金属铜含量做了相关分析,建立了土壤重金属铜的单光谱变换指标偏最小二乘模型和多光谱变换指标偏最小二乘模型。结果表明:光谱反射率(R)经倒数一阶微分(RTFD)变换后与铜含量的相关性有所提高;光谱敏感波段为418、427、435、446、490、673、1 909、1 920和2 221 nm,基本位于土壤氧化铁、粘土矿物的特征吸收区域;对土壤重金属铜含量估算效果最好的单光谱变换指标偏最小二乘模型为RTFD模型,其模型决定系数(R2)为0.649,均方根误差(RMSE)为1.477;多光谱变换指标偏最小二乘模型R2和RMSE分别为0.751和1.162,建模效果优于单光谱变换指标模型。研究结果可为北方地区褐土类型土壤重金属铜的高光谱估算提供借鉴。
贺军亮崔军丽张淑媛李仁杰查勇
土壤重金属铬的高光谱估算模型被引量:5
2019年
为探讨利用高光谱遥感快速监测土壤重金属含量的可行性,以石家庄市水源保护区为研究区域,对其土壤光谱数据与重金属铬含量进行相关性分析,运用多元逐步回归、偏最小二乘回归等多种方法建立估算模型。结果表明:土壤光谱特征波段为411、421、425、446、634、894、1 254、1 566、1 909 nm,主要处于土壤铁锰氧化物的特征吸收区域;多光谱变换指标多元逐步回归模型和多光谱变换指标偏最小二乘回归模型的决定系数R^2分别达到0.689和0.668。与单光谱变换指标模型相比,多光谱指标模型估算效果有明显提升。集成多光谱变换指标建模的思路可为土壤重金属铬的遥感监测提供借鉴。
贺军亮崔军丽李仁杰
关键词:水源保护区
土壤全氮反射光谱估算机理研究被引量:7
2016年
反射光谱技术具有快速、便捷等特点,过去几十年中将其应用于土壤科学的研究呈指数增长,且广泛用于土壤属性估算。土壤全氮含量是一项非常重要的肥力指标,光谱估算全氮含量可以为实现精准农业提供重要支持。但反射光谱估算土壤全氮含量是基于全氮与有机碳的相关性还是基于氮本身的吸收特征仍然存在争议。本文以江苏滨海土壤为研究对象,利用偏最小二乘法分别构建全氮和有机碳在相同建模样本量、不同全氮含量及变异程度情况下的估算模型,通过分析模型精度变化规律及全氮与有机碳估算模型系数的相关性,探讨土壤全氮反射光谱估算机理。结果表明,该地区土壤为1 000年来滨海滩涂经人为耕作发育形成,全氮含量不高,有机碳含量偏低。全氮与有机碳之间存在较强的相关性,相关系数高达0.98。土壤全氮含量估算精度随样本集全氮含量的平均值、标准差增大出现先增加后略有减小的变化规律,与变异系数的变化规律相一致。当全氮含量较低时(样本平均值小于0.27g·kg-1),土壤全氮与有机碳相关系数也较小,实现反射光谱估算全氮是基于氮的吸收特征;当全氮含量较高时(样本平均值大于0.29g·kg-1),全氮与有机碳相关性较强且有机碳模型精度高于全氮,说明有机碳对光谱曲线的影响随其含量增加而增大,并掩盖了氮的吸收特征,实现反射光谱估算全氮是基于其与有机碳的相关性。该研究揭示了土壤反射光谱估算全氮含量的机理,从而为反射光谱快速估算土壤全氮含量提供理论依据。
郑光辉焦彩霞赏刚熊俊峰
关键词:反射光谱全氮有机碳偏最小二乘回归
反射光谱估算滨海土壤黏粒含量被引量:2
2016年
探明反射光谱估算土壤黏粒含量的成因是实现黏粒含量测定、提高估算精度的基础。该文以江苏省滨海平原的150个土壤样品为研究对象,将测得的原始光谱数据进行平滑、一阶导数、连续统去除和倒数等数据变换,采用逐步多元线性回归(stepwise multiple linear regression,SMLR)和偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)方法估算黏粒含量,并在此基础上分析建模的影响波段,探讨反射光谱估算土壤黏粒含量的成因。结果表明,连续统去除光谱数据的SMLR分析估算精度最高,建模集和验证集决定系数分别为0.941和0.750。360~900、1 800~2 490 nm是黏粒含量的重要建模影响波段,该建模影响波段主要包括铁离子(410 nm附近)、土壤有机质(500~800 nm)、层状硅酸盐中的结晶水(1 900 nm附近)、绿泥石和蛭石等黏土矿物(2 325 nm)的吸收特征波段;PLSR分析表明,1 400 nm附近回归系数出现的双峰特征源于高岭石的双峰吸收。黏粒中的黏土矿物、黏粒对铁离子的吸附特性以及黏粒与有机质的高度相关性是实现反射光谱估算滨海土壤黏粒含量的原因。
焦彩霞郑光辉赏刚孙东敏
关键词:土壤光谱分析
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