国家高技术研究发展计划(2007AA12Z174)
- 作品数：15 被引量：150H指数：10
- 相关作者：刘湘南关丽刘美玲曹仕吴伶更多>>
- 相关机构：中国地质大学（北京）北京大学天津城市建设学院更多>>
- 发文基金：国家高技术研究发展计划国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：农业科学自动化与计算机技术环境科学与工程理学更多>>
- 成熟期水稻砷污染胁迫光谱诊断空间模型研究被引量：3
- 2010年
- 以分别表征不同生理特征的NDVI等12种高光谱指数为基础,结合成熟期水稻叶片实测砷含量,利用相关分析法提取PSNDa(R=-0.89)、DSWI(R=-0.79)、SIPI(R=0.91)作为单级光谱诊断参数,并以此为因子组成砷污染胁迫光谱参数诊断空间(PSNDa-DSWI、PSNDa-SIPI、DSWI-SIPI),其中以表征叶绿素和细胞结构的PSNDa-SIPI组合空间的诊断效果最佳。利用主成分分析综合各光谱参数信息,从中提取出主成分F1、F2,其累积贡献率达88%,由此建立砷污染胁迫主成分诊断空间(F1-F2),不同污染程度对应不同诊断空间,高度污染:F1<1.95,F2>0.75;中度污染:1.95F2>0.40;轻度污染:F1>3.15,F2<0.40。由此从不同层面构成一个严密的水稻砷污染胁迫诊断系统,为系统、全面、有效监测大面积水稻砷污染提供多元化诊断依据。
- 曹仕刘湘南曹珊
- 关键词：水稻
- 基于高光谱高频组份分形特征的水稻铅胁迫评估被引量：11
- 2011年
- 通过研究铅污染胁迫下水稻的光谱高频组份的分维数来诊断水稻铅污染胁迫水平。根据实验区水稻冠层实测ASD高光谱数据和同步获取的农田土壤重金属含量数据,利用Daubechies小波系中的"Db5"母小波对水稻的350—1300nm波段范围进行小波分解得到第5层高频组份(d5),并采用盒维法计算d5的分维数,最后采用模糊数学建立d5的分维数与污染胁迫水平的数学模型。结果表明:d5能有效地探测到铅污染胁迫的光谱弱信息,并实现不同污染水平水稻高光谱信号的分离;d5分维数在同一污染水平的年际相对变化率小于4%,不同污染水平的区分度大于75%,即高、中和低污染水平水稻高光谱d5分维数的86.7%、75%和91.7%分别集中在1.160—1.200,1.220—1.275和1.280—1.320三个区间;采用升(降)半梯形分布的隶属度函数建立水稻高光谱d5分维数与其污染胁迫水平的数学模型,并进行了模型精度检验,其判别精度大于90%。小波变换、分形分析和模糊数学三者相结合有效地实现了光谱弱信息提取、度量及建模,达到水稻重金属污染胁迫状况监测的目的,也为作物其他环境胁迫弱信息的动态识别与精确度量提供借鉴意义。
- 刘美玲刘湘南曹仕李婷吴伶
- 关键词：高光谱遥感小波变换隶属度函数水稻
- 作物生长模型同化SAR数据模拟作物生物量时域变化特征被引量：11
- 2011年
- 生物量是监测作物长势的一个重要指标,可以反映作物的生长状况,和作物产量有密切关系。遥感获取生物量的方法之一是通过基于矢量辐射传输方程的微波冠层散射模型反演,但多数模型反演方法并未考虑作物生物量在不同阶段的变化特征。运用数据同化方法,将SAR数据提取的生物量信息和作物生长模型结合,描述作物生物量与时间变化的关系,提高生物量估测精度。通过分析生物量和SAR数据提取的后向散射系数的时域变化关系建立反演模型估算生物量。在构建代价函数的基础上,采用共轭梯度法对生长模型参数进行优化,使模型估算的生物量和SAR数据反演的生物量差值最小。结果表明,引入SAR数据修正后的作物生长模型模拟生物量和实测值的时间分布基本吻合,且比未引入SAR数据的结果精度有明显提高。因此采用SAR数据提取的作物实时生长信息可以修正作物生长模型关键参数以提高模拟生物量的精度。
- 谭正刘湘南张晓倩吴伶
- 关键词：数据同化生物量SAR作物生长模型
- 水稻镉污染胁迫遥感诊断方法与试验被引量：16
- 2009年
- 农田重金属污染是当今世界面临的重大生态环境问题,是普遍关注的重要课题之一。该文通过研究受镉污染胁迫水稻生理生态参数变化的高光谱响应特征来揭示作物污染胁迫遥感信息机理,从而选择水稻镉污染胁迫诊断光谱指数。采用水稻生长季节多个时相的ASD实测高光谱数据和同步获取的作物参数与农田土壤镉含量数据,分析镉污染胁迫水稻生理生态参数如叶片色素含量、水分含量、细胞结构和叶面积指数等与潜在敏感光谱遥感指数的响应关系,确定MCARI、NDWI、RVSI和RVI为相应的诊断光谱指数。在此基础上建立多级诊断光谱指数空间,用于表达和判别水稻镉胁迫程度。试验结果表明,该方法能有效地诊断水稻镉污染胁迫,但定量估算精度还有待提高。
- 关丽刘湘南
- 关键词：高光谱遥感光谱分析水稻
- 基于GIS的亚洲孕灾环境评价研究
- 根据自然灾害风险评估基本原理,从暴雨洪灾孕灾环境出发,以亚洲东南沿海区域为示范研究区,综合考虑地形、土地利用数据、植被、河网密度指标,利用GIS的数据处理功能,运用标准化方法对相关指标进行标准化处理;得到标准化的多源栅格...
- 刘家福梁雨华李京
- 关键词：地理信息系统孕灾环境
- 改进ICA算法及其在作物光谱分类中的应用被引量：4
- 2011年
- 针对传统的固定点算法对分离矩阵初始值敏感的问题,提出一种改进的独立分量分析(ICA)算法,通过在传统的算法核心迭代过程中加入搜索因子,降低算法对矩阵初始值的依赖,提高处理效率。将ICA算法应用于作物精细光谱的分类,分别利用传统固定点算法和改进的固定点算法对混合光谱进行信息提取与分离。实验证明,改进的ICA算法在与传统算法作物光谱分类效果相当的情况下,迭代次数减少26%,提高了独立分量的分离效率,是一种有效的作物光谱分类方法。
- 林婷刘湘南金铭
- 关键词：固定点算法独立分量分析光谱分类
- 镉污染胁迫下水稻生理生态表征高光谱识别模型被引量：12
- 2009年
- 利用水稻生长季节多个时相的ASD实测高光谱数据和同步获取的土壤—作物特征参数,系统分析了高光谱遥感指数与镉污染胁迫下水稻生理生态参数变化特征之间的响应关系。选择叶绿素含量、水分含量、细胞结构和叶面积指数4个重要生理生态参数作为水稻镉污染胁迫响应因子,通过理论分析和实验验证,得到对上述因子变化敏感的高光谱遥感指数及其响应规律。在此基础上建立MCARI-NDWI、MCARI-RVSI、MCARI-RVI、NDWI-RVSI、NDWI-RVI和RVSI-RVI模型,揭示了不同污染程度条件下响应因子在各光谱指数空间中的表征规律。
- 关丽刘湘南
- 关键词：高光谱遥感
- 镉污染水稻高光谱诊断分析与建模被引量：19
- 2011年
- 为了快速、准确地探测自然环境下水稻镉污染胁迫状况,提出了一种基于可见光-近红外光谱小波分析技术的快速识别和估算水稻镉污染的方法。根据野外实测水稻高光谱数据、水稻叶片主要生化参数及重金属含量等数据,利用Daubechies小波系的db5小波函数对350～1300nm水稻高光谱反射率进行9层分解,并提取小波能量系数进行镉含量回归建模。结果显示:第5层小波分解(d5)的奇异范围为550～810nm,奇异幅度为0.04,模极大值的中心位于700nm处,对识别水稻镉污染效果最佳;以第3层小波能量系数作为自变量的回归模型对水稻镉含量估算精度最高,其决定系数R2高达0.958,均方根误差RMSE为0.122。小波奇异性分析可以较准确的诊断水稻镉污染胁迫状况,基于小波能量系数的建模能有效估算水稻镉污染胁迫水平。
- 修丽娜刘湘南刘美玲
- 关键词：小波分析奇异性检测
- 两种用于作物冠层叶绿素含量提取的改进光谱指数被引量：11
- 2009年
- 在深入探讨目前广泛使用的提取叶绿素含量的植被指数的光谱响应机制基础上,利用PROSPECT+SAIL模型模拟的作物冠层反射率样本数据对比分析了这些植被指数对叶绿素含量变化的敏感性差异,包括PSSRa、PSSRb、PSNDa、PSNDb、NPCI、PRI、MCARI和TVI等。结果表明,上述植被指数或对土壤背景变化敏感,或受高值LAI影响趋于饱和,对作物叶绿素含量反演效果均不理想。提出了4种基于TVI和MCARI的改进植被指数MTVI1、MTVI2、MCARI1和MCARI2,揭示了它们对土壤背景和LAI不敏感,对叶绿素含量变化更为敏感的光谱机制,并根据实验数据对其进行验证。实验表明,改进的植被指数MTVI2和MCARI2是作物冠层叶绿素含量较好的预测器,可据此建立作物冠层叶绿素含量反演模型。
- 关丽刘湘南
- 关键词：叶绿素含量
- 基于冠层多维光谱的水稻镉污染胁迫诊断模型研究被引量：6
- 2011年
- 鉴于镉对水稻各种生理特征参数的影响具有复杂隐蔽性,导致冠层光谱特征变化微小,需要采用一些方法增强和提取隐含在光谱中的污染弱信息.在水稻冠层高光谱数据和各种实测生化参数的支持下,利用主成分分析、独立分量分析和分形分析技术从高光谱遥感数据中提取镉污染弱信息,获取水稻镉污染敏感光谱因子,包括第一主成分F1、独立分量ICA1和光谱分维D.利用3个敏感因子分别构建水稻镉污染一维诊断模型,获得较好的诊断效果.进一步将3个光谱因子进行组合构建二维诊断模型和三维诊断模型,使污染胁迫诊断结果更稳定直观.
- 金铭刘湘南李铁瑛
- 关键词：高光谱遥感主成分分析独立分量分析
