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王晓峰: 作品数：12 被引量：26H指数：3; 供职机构：中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院更多>>; 发文基金：国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金更多>>; 相关领域：环境科学与工程自动化与计算机技术天文地球农业科学更多>>

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玉米叶片中铜离子含量的TSVA和LSVA遥感预测模型: 2017年; 植被重金属污染的植物体内重金属元素含量反演方法一直是高光谱遥感研究热点之一。设置不同浓度铜离子(Cu^(2+))胁迫梯度下的玉米盆栽实验,并测量不同浓度Cu^(2+)胁迫下玉米叶片的光谱数据及其叶片中富集的Cu^(2+)含量。由于健康的与受Cu^(2+)胁迫污染的玉米叶片光谱在曲线形态上相似度仍很高,且传统的光谱相似性测度方法难以区分污染光谱的变异性弱差信息,因而采用离散小波变换多层分解、奇异值分解、光谱角度量等理论方法对光谱形态及变异信息进行转换处理,再通过正切与对数函数扩大光谱转换后的变异信息的方式,构建了正切奇异向量角(tangent singular vector angle,TSVA)和对数奇异向量角(logarithmic singular vector angle,LSVA)的玉米叶片中Cu^(2+)含量遥感预测模型。结果表明,TSVA和LSVA模型预测玉米叶片中的Cu^(2+)含量较为理想,也能很好地区分不同浓度Cu^(2+)胁迫梯度下的光谱变异信息。通过预测值与实测值的结果比较与相关性分析(其相关系数均大于0.91),验证了TSVA和LSVA模型预测玉米叶片中Cu^(2+)含量的有效性和可行性。; 王晓峰杨可明程龙孙彤彤张伟; 关键词：光谱分析奇异值分解

基于空间谱的玉米叶片铜铅污染区分及程度监测被引量：1: 2018年; 利用高光谱遥感技术监测并识别农作物受重金属污染信息是当今热点,研究设置了不同浓度铜离子(Cu^(2+))、铅离子(Pb^(2+))胁迫梯度的玉米盆栽实验,并测取了玉米叶片的光谱及叶片中重金属离子与叶绿素含量。基于获取的光谱数据,将光谱划分为紫谷、蓝边、绿峰、红谷、红边和红肩六个光谱特征区间,通过光谱的一阶微分和二维多重信号分类(2D-MUSIC)算法构造空间谱,对各光谱特征区间进行变换分析。实验结果表明:蓝边、绿峰和红边阵列信号的空间谱在Cu^(2+)胁迫下为双高峰,在Pb^(2+)胁迫下为单高峰,以此能够快速、直观地区分玉米叶片所受重金属污染的Cu^(2+)和Pb^(2+)元素类别。红谷和红肩阵列信号空间谱的方位角谱峰值与玉米叶片中Cu^(2+)含量的相关系数分别达到-0.954 5和-0.964 8,说明用于监测Cu^(2+)污染程度时效果理想;紫谷阵列信号空间谱的方位角谱峰值与玉米叶片中Pb^(2+)含量的相关系数达到-0.999 8,说明用于监测Pb^(2+)污染程度时效果理想。同时通过与常规重金属污染监测方法绿峰高度(GH)、红边位置(REP)、红边最大值(MR)、红边一阶微分包围面积(FAR)的应用结果进行比较分析,空间谱法的应用结果与玉米叶片中重金属离子含量的相关性较高,从而验证了空间谱应用于玉米重金属污染信息监测具有更好的有效性和优越性。; 杨可明张伟王晓峰孙彤彤程龙; 关键词：重金属污染空间谱

玉米叶片重金属铜污染的ED-T-DSGA光谱分析模型被引量：2: 2017年; 监测农作物的重金属污染和污染程度是高光谱遥感研究的一个热点。通过盆栽玉米的不同Cu^(2+)胁迫梯度实验,在测定玉米叶片光谱和Cu^(2+)含量的基础上,针对不同Cu^(2+)胁迫梯度下玉米叶片光谱仍具有极高相似度以及传统光谱测度方法难以区分污染程度的问题,进行相似光谱的差异性有效区分方法研究。结合欧氏距离(ED)与光谱微分梯度角(DSAG)的正切处理,提出了一种基于光谱相似性测度的ED-T-DSGA光谱分析模型,并通过传统光谱测度方法应用比较、谐波分析(HA)技术和5种HA分解次数下的光谱重构结果分析,验证了ED-T-DSGA分析模型在区分极度相似光谱的微小差异上具有可行性与有效性。同时,ED-T-DSGA分析模型可用于测度不同Cu^(2+)胁迫梯度下玉米叶片光谱间差异与污染程度。实验结果表明,ED-T-DSGA分析模型值越大,Cu^(2+)胁迫梯度越大,玉米的重金属铜污染越严重;并且基于ED-T-DSGA分析模型进一步提取到"黄边"、"红谷"、"红边"和"近峰B"为Cu^(2+)胁迫光谱响应的有效波段,这些敏感位置可为监测Cu^(2+)污染程度提供有利依据。; 杨可明张文文程龙王晓峰赵骏武; 关键词：盆栽玉米铜胁迫重金属污染

HHT时频分析土壤光谱的重金属铜离子污染信息提取模型被引量：5: 2018年; 土壤中不同浓度Cu^(2+)含量映射到土壤光谱上的信息量十分微弱,并且这些高光谱数据中也存在着难以避免的噪声,因而本研究的关键是如何在土壤光谱复杂的噪声环境中提取微弱Cu^(2+)信息。经验模态分解算法(EMD)能够有效去除高光谱数据中的噪声,且EMD是Hilbert变换对"非线性非稳定"信号时频分析的前提,当引入Huang变换后,可利用Hilbert-Huang变换(HHT)模型时频分析高光谱数据以实现降噪处理与信息提取。通过时频的HHT分析不同浓度Cu^(2+)污染下的土壤光谱,完成从原始光谱经EMD分解出各本征模态函数(IMF)分量的包络线、调制信号和频谱等曲线中挖掘土壤光谱的Cu^(2+)污染信息。研究结果表明,相同浓度Cu^(2+)污染时的土壤光谱HHT时频分析结果相同,不同浓度时则不同,所以也可依据IMF分量反演土壤Cu^(2+)含量。因此,高光谱数据的HHT时频分析能为土壤光谱的信息挖掘、光谱诊断和Cu^(2+)含量反演等提供一种新的方法和思路。; 杨可明汪国平付萍杰张伟张伟; 关键词：土壤光谱希尔伯特-黄变换时频分析

玉米光谱变分模态分解及其铜铅污染的VMD-CR-ED测度模型被引量：2: 2018年; 农作物重金属污染监测是当今高光谱遥感研究的重要内容之一.重金属污染会引发农作物光谱畸变,但不同污染程度的作物光谱在形态上仍具有极高相似度,所以监测其畸变的关键问题之一是如何提取相似光谱间污染的弱差信息.本研究将变分模态分解(VMD)理论引入到光谱信息弱变化监测中,并结合包络线去除(CR)与欧式距离(ED)方法构建了光谱弱差信息的VMD-CR-ED测度模型,通过与光谱角(SA)与光谱相关系数(SCC)等常规光谱测度算法进行应用比较,证明VMD-CR-ED模型在有效区分玉米叶片的不同胁迫程度方面更具有优越性.同时,分析了VMD-CR-ED模型与玉米叶片光谱8个特征子波段的相关性.最后,基于检验数据验证了VMD-CR-ED测度模型在农作物铜铅污染监测方面具有可行性和可靠性.; 杨可明孙彤彤张伟程龙王晓峰; 关键词：光谱分析

玉米光谱小波奇异熵的铜污染监测研究被引量：3: 2017年; 不同浓度铜离子(Cu2+)胁迫梯度下的玉米叶片光谱存在细微差异,但传统的光谱相似性测度方法难以区分健康的与受污染的玉米叶片光谱间的变异信息.为此,本文结合小波变换和奇异熵理论,构建小波奇异熵(Wavelet Singular Entropy,WSE)方法用于Cu2+胁迫下的玉米污染程度分析与污染监测.通过设置不同浓度Cu2+胁迫梯度下的玉米盆栽实验,依据玉米叶片的光谱测量数据和所测定的叶片中Cu2+含量,并与绿峰高度(Green-peak Height,GH)和红谷吸收深度(Red-valley Depth,RD)光谱特征参数法污染监测应用结果进行对比分析,研究WSE方法的Cu2+污染监测效果.结果表明,WSE值与Cu2+胁迫梯度、玉米叶片中Cu2+含量呈显著正相关,WSE值大小能够较好地表征叶片光谱的污染信息奇异性及其污染程度.; 孙彤彤杨可明张伟程龙王晓峰; 关键词：光谱分析小波奇异熵重金属胁迫

劈窗和单窗算法对泰安市热岛效应分析的适宜性研究被引量：4: 2017年; 为了探讨特定城市在热岛效应中的地表温度反演的有效方法,本文分别基于TM与MODIS影像并采用了目前较为成熟的单窗和劈窗算法对泰安市的地表温度进行反演,将泰安市各气象观测站的实测温度数据与两种算法的温度反演结果进行验证,通过反演结果对比分析,证明劈窗算法精度更高。并且,采用10年间的多期MODIS影像对泰安市热岛效应分析的劈窗算法的可行性和优势进行了普适性验证。实验结果证明,针对处于山区且地势起伏较大的泰安地区,劈窗算法能较好地减弱或消除上空大气含水量高对温度反演的影响,同时还能更好地获取地表比辐射率和大气透过率,而且反演温度的分布规律也符合研究区地貌和类型要素特征。最后,本文就分析结果给出了泰安市产生热岛效应的主要原因,并认为该区域城市化过程中的城市热岛效应正在进一步加剧。; 孙彤彤杨可明王晓峰张伟程龙; 关键词：遥感影像温度反演单窗算法劈窗算法城市热岛效应

重构玉米叶片光谱的铜铅污染区分与其含量反演方法被引量：3: 2018年; 利用经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)、自相关函数一阶导数比值差(ratio difference of autocorrelation function first-order derivative,_(RDA))和多重分形理论,结合玉米盆栽实验,研究了铜(Cu^(2+))、铅(Pb^(2+))离子不同胁迫梯度下玉米叶片光谱去噪、叶片重金属污染的Cu和Pb元素区分以及叶片中Cu、Pb元素含量预测方法。通过光谱数据的EMD去噪与重构处理,得到不同浓度Cu、Pb胁迫下玉米叶片重构光谱;利用光谱自相关函数一阶导数(autocorrelation function first derivative,AFFD)及其比值差(_(RDA)),建立了Cu^(2+)、Pb^(2+)不同胁迫梯度下玉米叶片重构光谱的_(RDA)变化量(Cu_(RDA)、Pb_(RDA))计算公式;依据_(RDA)变化量曲线中紫光、绿峰、红光、红边、近谷、近峰多个波谱特征区间的Cu_(RDA)和Pb_(RDA)计算值,可明显地区分出叶片的Cu、Pb污染类别;另外,根据实测的玉米叶片中叶绿素、Cu^(2+)、Pb^(2+)含量与叶片重构光谱的多重分形谱参量之间相关性,构建了叶片中Cu^(2+)、Pb^(2+)含量反演的线性回归预测模型,经验证模型精度较高。; 付萍杰杨可明王晓峰程龙; 关键词：经验模态分解

铜离子胁迫下玉米叶片污染信息的SM-DMFD探测模型被引量：2: 2017年; 通过设置不同浓度铜离子(Cu2+)胁迫梯度的玉米盆栽实验,在采集了不同类型玉米叶片的光谱数据以及测定其Cu2+含量的基础上,通过建立叶片光谱变异的信息甄别模型(SM),并采用光谱谐波分析(HA)预处理、经验模态分解(EMD)、离散小波多层分解、量规法分形维数(DMFD)计算等方法,构建了玉米叶片光谱污染信息的SM-DMFD探测模型。同时,利用常规的绿峰高度(GH)、红边位置(REP)、红边最大值(MR)、红边一阶微分包围面积(FAR)和盒维数法(BDM)等植被重金属污染信息监测方法进行应用结果比较与分析,实验结果表明:SM-DMFD模型应用所得DMFD值与所测玉米叶片中Cu2+含量的相关系数R和拟合判定系数R2分别达到0.986 0和0.972 3,说明该模型能够有效甄别光谱间差异信息并能判别叶片的污染程度,从而验证了SM-DMFD模型在玉米的Cu2+污染信息监测方面具有更好的有效性和优势。而且,通过对玉米污染信息不同探测方法的监测结果进行可视化,也验证了SM-DMFD模型监测效果最为理想。; 张伟杨可明孙彤彤王晓峰程龙; 关键词：光谱分析信息甄别模型分形维数

基于高阶谱法作物重金属污染元素判别与污染程度诊断被引量：2: 2018年; 基于不同铜离子(Cu^(2+))和铅离子(Pb^(2+))胁迫梯度下玉米叶片光谱微分数据,结合高阶谱估计与灰度-梯度共生矩阵(Gray gradient co-occurrence matrix,GGCM)的特征提取方法,提出了Cu^(2+)和Pb^(2+)污染定性分析、污染元素种类识别和污染程度诊断的方法。首先,测量了不同胁迫梯度下玉米叶片光谱数据以及叶片中富集的Cu^(2+)、Pb^(2+)含量;然后,利用高阶谱估计的ARMA模型参数法对各类玉米叶片微分光谱数据序列进行双谱估计,得到bisp_rts和bisp_qs矩阵及其相应的双谱三维图,从而可以直观可视地定性分析玉米是否已受Cu^(2+)和Pb^(2+)污染,辨别出Cu^(2+)或Pb^(2+)污染的元素类别;最后,构造bisp_rts和bisp_qs矩阵相应的GGCM,通过提取各GGCM的纹理参量特征值,诊断玉米叶片受Cu^(2+)和Pb^(2+)的污染程度。实验结果表明:高阶谱估计可以定性分析玉米老叶(O)、中叶(M)、新叶(N)是否已受Cu^(2+)和Pb^(2+)污染,也可辨别出O、M叶片所受Cu^(2+)或Pb^(2+)污染的元素类别;bisp_rts矩阵的灰度分布不均匀性(T1)、能量(T2)特征值均能反映O、M叶片中Pb^(2+)含量的变化,能较好地诊断O、M叶片中Pb^(2+)的污染程度,而bisp_qs矩阵的小梯度优势(T3)特征值能反映O、M叶片中Cu^(2+)含量的变化,能较好地诊断O、M叶片中Cu^(2+)的污染程度。; 杨可明王晓峰张伟程龙孙彤彤; 关键词：灰度-梯度共生矩阵

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