基于网格搜索优化CatBoost模型的GF-5卫星影像铬离子含量反演研究

高光谱遥感技术以其低成本、高效率、广泛覆盖范围、宏观性强和动态监测能力等优势而受到关注。利用高光谱遥感技术,对安图县新合乡尾矿库土壤中六价铬离子污染状况进行有效监测;以高分五号(GF-5)卫星的高光谱遥感影像及实测土壤样本为数据源,基于皮尔逊相关系数、波段加法和比值指数,提取与土壤重金属含量变化相关的特征,构建反演模型。首先,剔除预处理后的遥感影像中饱和、噪声和水汽吸收波段,同时利用各波段反射率进行代数运算构建加法和比值指数,计算其与实测铬离子含量数据的皮尔逊相关系数;然后,基于皮尔逊相关系数得到的前50最高相关特征变量,采用网格搜索优化的CatBoost回归,建立土壤六价铬离子含量反演模型,并使用SHAP方法评估特征重要性,探究影响GF-5反演土壤重金属重要波段。结果显示,在相同光谱变换条件下,与偏最小二乘回归(PLSR)、随机森林回归(RFR)、支持向量机回归(SVMR)、卷积神经网络(CNN)和多元逐步线性回归模型相比,网格搜索优化的CatBoost模型效果最好,训练集拟合优度为0.92,验证集为0.88。利用网格搜索优化CatBoost回归模型对吉林省安图铬渣填埋场进行了土壤六价铬离子含量反演,结果显示该区域尾矿库开采区域周边六价铬离子污染严重,这与该地矿山开采和尾矿堆放实际情况基本一致。该研究为土壤重金属污染监测和环境管理提供了重要的技术手段和科学依据。

内蒙古河套灌区土壤盐分光谱定量分析研究

研究盐碱化土壤的光谱特性是利用遥感技术实现在区域尺度上进行土壤盐碱化监测和评价的工作基础。为了实现对内蒙古河套灌区土壤盐分的定量反演,于2007年7～8月间采集了河套灌区土壤样品,进行土壤化学成分及其光谱反射特性的测量。基于统计分析的方法,建立了土壤盐分与高光谱数据的偏最小二乘回归(PLSR)模型,对土壤中主要盐分参数进行了反演实验。独立验证结果表明,对全盐(S%)、硫酸根离子(SO24-)、pH值以及钾、钠总含量(Ka++Na+)有较好的反演精度,验证数据的决定系数R2分别是0.728,0.801,0.715和0.734,预测方差比(RDP)分别是1.79,1.87,1.64,1.63。将以上参数的PLSR模型回归系数聚合在TM的可见光(蓝色、绿色、红色)和近红外波段时,回归系数在数值上均有显著反应。研究结果为在航空航天遥感尺度上实现土壤盐分的定量反演提供了理论基础和实验依据。

联合Sentinel-1与Sentinel-2的高时空分辨率玉米叶面积指数反演

叶面积指数(leaf area index,LAI)是单位地表面积上总叶面积的一半,是影响光合作用、蒸腾作用和能量平衡等地表过程的关键生物物理变量。鉴于光学遥感数据易受天气的影响,雷达遥感数据易受土壤等的影响,二者在叶面积指数反演方面各有利弊,提出了一种考虑不同数据反演结果不确定性的融合方法。研究测试了多种机器学习模型在中国张掖地区的玉米农田上估算LAI的性能。结果表明,光学和雷达两种数据分别作为模型输入进行LAI反演时,高斯过程回归(Gaussian process regression,GPR)的表现均为最优。随后,基于Sentinel-1雷达数据和Sentinel-2光学数据,使用GPR模型生成了研究区2019年的两种LAI及不确定性时空分布图。考虑不同数据反演结果的差异,使用加权滤波方法将两种LAI融合,实现了高时空分辨率玉米LAI制图。通过定性和定量分析,融合后的LAI时间序列分布图变化连贯,空间分布均匀,精度相较于融合之前有了明显改善。

径向基函数神经网络地质曲面重建及应用

建立了一种适用于地质曲面重建的径向基函数(RBF)神经网络模型，并给出了具体算法.和一般曲面插值方法相比，该模型对原始数据的分布和边界条件无特别的要求，因而适合于遭到破坏或勘探数据较少的地质曲面的重建.RBF网络比传统的BP算法有较快的收敛速度，使得该模型有较大的实用价值.将该模型应用于某煤田，结果表明，该模型的拟合效果较好，能较好地反映煤层的实际分布情况.

农作物冠层结构参数自动测量系统设计与试验

农作物冠层的结构参数,如叶面积指数与平均叶倾角,是影响太阳辐射在农田内进行重新分配的重要参数。在农业工程中,以玉米与小麦为例,这些参数的测量以传统的手持仪器为主,需要消耗较大的人力和时间,难以被应用于大区域尺度、长时间序列结构参数获取。该文设计并实现了一种基于无线传感器网络技术的农作物结构参数自动测量系统。系统由冠层上、下部光强测量节点、数据汇聚节点以及数据无线传输的路由节点组成,通过测量不同太阳高度角下冠层透过率来求解冠层的结构参数。数值模拟结果与野外实测结果表明,该文所用的结构参数反演算法稳定,测量系统可以较好的探测一天之中不同太阳高度角下的植被冠层太阳辐射透过率,基于方向透过率计算得到的叶面积指数与LAI2000仪器测量结果有较好的相关性,平均叶倾角和理论分布模式计算结果基本一致。该系统可以应用于对大区域尺度上的农作物长时间序列连续观测,提高农作物结构参数测量的自动化程度。

从高光谱卫星数据中提取植被覆盖区铜污染信息

重金属矿山开采活动对生态环境造成了复杂的影响,而植被的生长状况是矿山周围生态环境变化的重要指示因子。常规的对植被中重金属元素富集程度的估计方法往往依赖于大量的野外调查数据以及实验室化学分析方法,需要耗费大量的物力与时间。而通过光谱分析方法能够非接触地获取植被中的重金属含量信息。然而,从高光谱遥感卫星数据中反演植被重金属含量信息仍然是个比较困难的工作。从众多的卫星数据波段中找到对特定重金属元素敏感的波段是植被重金属含量提取的关键。该工作探索了一种基于统计分析的方法从国产卫星（HJ-1）高光谱数据中实现特征波段发现与重金属含量提取,该方法基于野外实测数据集与环境星高光谱遥感图像,选取叶片铜离子含量作为重金属铜污染程度的指示因子,利用44组德兴铜矿植被覆盖区的叶片铜离子含量数据与逐步多元线性回归与交叉验证方法,实现了环境星高光谱反射光谱与叶片铜离子含量的统计建模。将统计模型应用于德兴铜矿研究区,生成了德兴铜矿植被覆盖区叶片铜离子含量分布图。结果表明,该工作建立的重金属含量估计模型具有明显的统计学意义,叶片铜离子含量对516nm附近的冠层反射光谱最为敏感。矿区铜含量制图结果表明,德兴铜矿植被覆盖区铜离子含量的分布范围介于0~130mg·kg-1之间,铜离子含量在德兴市东南角和铜矿周围的植被覆盖区域含量最高,均介于80~100mg·kg-1之间。制图结果可以为德兴铜矿重金属铜污染的预防与治理提供基础数据支持。

贝叶斯网络支持的地表参数混合反演模式研究

基于贝叶斯网络理论,建立用于植被地表参数估计的混合反演模式,结合遥感物理模型实现了冬小麦叶片叶绿素含量(Cab)和冠层叶面积指数(LAI)的反演。用模型模拟数据以及2001年顺义遥感实验数据验证结果表明,LAI和Cab均有较好的反演精度。针对含噪声模拟数据反演结果中约有10%的噪声数据反演失败的情况,用不确定知识的处理方法有效地降低了失败点的比例。混合反演模式本质上是一个融合先验知识与观测数据的知识推理方案,本文实现了对反演过程中参数后验概率更新算法并引入热力学中的信息熵概念实现了参数后验信息动态定量计算,同时简单探讨了现阶段定量评价遥感反演过程中信息流控制存在的难点问题。

中国典型地物波谱数据库的研究与设计

中国典型地物波谱库系统是一个集地物波谱数据库、地表先验知识库、遥感应用模型库与航空航天影像库为一体的综合遥感信息应用平台。较之已有的波谱数据库系统 ,该系统的创新点在于实现了多源知识的整合 ,不仅能为用户提供观测波谱 ,而且能够在地表先验知识库和模型库的支持下实现波谱库的时间尺度和空间尺度上的扩展。本文研究了在系统建设过程中的三个关键问题 :地面观测和配套参数管理 ,先验知识库以及模型驱动理论分析。基于B/S架构以及组件对象模型技术 。

AutoCAD二次开发技术及在矿山资源评价中的应用

采用面向对象技术 ,利用 Visual Basic6.0 (VB)对 Auto CAD进行了二次开发研究 ,并将其应用于矿山“三下采煤”资源评价系统中 ,实现了矿山保护煤柱的参数化绘制 ,钻孔数据的自动标注等功能。结果表明 ,在 VB环境下 ,借助 Auto CAD强大的图形编辑功能 。

究法制之源流 显文明之转承——《中华法制文明的演进》述评

初见张晋藩先生所著的《中华法制文明的演进》一书 ,我惊其厚 :近百万言 ,拿在手里沉甸甸的 ;通过认真学习 ,又奇其薄 :这不仅是由于该书所要阐述的是如此之大的一个对象 ,即中国传统社会数千年法制文明的演进 ,更为关键的在于 ,该书所涵盖知识面是如此之广 。

Matlab和C语言集成下的Oracle Spatial空间插值方法研究

基于Matlab提供的CAPI函数以及OracleSpatial空间数据管理模型,论文给出了在VisualC++环境下利用Matlab的插值函数对OracleSpatial下的离散点进行空间插值的详细步骤和应用实例。作者认为将C语言和Matlab结合起来实现对OracleSpatial空间对象的管理和操作,是实现快速开发GIS应用程序的一条有效途径。

社会诚信、交易成本和个人权利——和谐社会的法经济学分析

社会诚信是和谐社会的重要标志。社会诚信对于建设和谐社会的重要意义不仅在于使人和谐相处,而且还可以大大节约交易成本。当前社会诚信缺失最根本的原因在于国家对个人权利保障无力,不能给人们提供一个追求长远利益的稳定预期和重复博弈的规则,使得信誉机制难以形成。只有对权力的行使进行有效监控,才能切实保障个人权利,在这个基础上,社会诚信才能真正树立,社会和谐才能真正实现。

遥感地表参数反演中的一种不确定性知识处理方法

在基于贝叶斯网络的遥感参数反演模型中引入虚拟节点,提出不确定性知识表示与知识更新方法,推导了遥感反演中的参数后验信息更新公式.用北京顺义遥感实验的多尺度数据对冬小麦的叶面积指数和叶绿素面质量进行反演计算,验证了多知识源反演过程中不确定性知识对参数后验分布概率的调整模式.

人工神经网络技术用于地层样品识别研究初探

在简单介绍了人工神经网络的基础上构建了一个适用于地层样品识别的三层ＢＰ神经网络模型，利用３５个地层样品数据作为学习样本，对所建立的神经网络模型进行训练，用５个“未知”样品对训练后的网络识别能力和网络的容错性进行了检验，结果表明，人工神经网络技术对地层样品的识别效果良好，其容错性能对于解决具有干扰因素的地层样品的识别问题具有独特的优点。

植被波谱空间尺度效应及尺度转换方法初步研究

基于遥感图像的地物识别需要大量地物波谱数据的支持,而现有地物波谱库中收集到的同一地物的波谱,由于其测量尺度和方法的差异,波谱也存在很大差异。以冬小麦为例,首先介绍了材料波谱、端元波谱和像元波谱这3种不同尺度波谱的概念,并以实验数据分析了不同测量尺度下波谱的差别,以此说明波谱尺度转换的必要性。然后利用物理模型和统计模型建立不同测量尺度下的波谱转换关系。分别验证了SAILH模型和线性光谱混合模型在波谱转换中的精度。研究表明,在大尺度上采用统计模型,在小尺度上采用非线性的物理模型可以解释不同尺度观测植被波谱之间的差异。

基于地物波谱库构造农作物生长参数的时空分布先验知识

认识典型地物的波谱特征及其随波谱测量环境变量的变化,从积累的观测数据中提取地物波谱及其配套参数的时空分布知识,是对地表参数定量遥感反演研究的重要支撑.基于“中国典型地物标准波谱数据库”中收集的数据和模型,对典型农作物测量数据进行了系统整理,得到了我国5种农作物的主要生长参数(叶面积指数、全氮含量)在其主要生育期的统计数据,构造了这些参数的时空分布知识.文中所述的数据和方法,对于遥感反演中地表参数先验知识的初始值与不确定性估计、数据同化等相关研究,都有使用和参考价值.

一种新的煤层气产出动态预测模型

运用灰色系统和时间序列分析理论 ,建立了一种用于煤层气产出量拟合与预测的动态模型——等维递补灰色—时序组合模型。将这一新的模型应用于山西沁水盆地南部潘庄地区某些典型煤层气井排采量数据的拟合与预测。结果表明 ,其对历史数据的拟合具有较高的精度 ,可以适用于煤层气排采的中长期预测。

典型矿区土壤重金属污染对植被影响遥感监测分析——以江西省德兴铜矿为例

土壤污染对陆表植被影响监测与分析是土壤环境管理的重要内容之一。为探索遥感技术在土壤环境管理中的支撑作用,选择江西省德兴铜矿为研究区,利用多源遥感数据,提取了矿区污染场变化信息及分布,在此基础上,综合植被覆盖区域叶片铜离子含量分布和植被类型分布产品,进一步分析了污染场地变化对植被的影响及不同类型的植被受重金属污染程度差异性。研究结果表明:从1973年至2012年期间,污染场地面积增加了23.46km2,植被减少了24.86km2。污染场地面积的扩大是造成该区域植被生态系统破坏的主要原因。另外,德兴铜矿内不同类型植被受到土壤重金属铜的影响程度不同,草本绿地、草丛和农作物的叶片铜片含量基本在60mg/kg以下,低于其他几种植被的重金属铜累积量。

使用PB数据管道对象实现多数据库备份与更新

论文介绍了PowerBuilder数据管道(DataPipeline)对象的主要特点与作用,结合数据库存储过程的使用,提出后台多数据库备份与更新的策略及关键技术,并给出其实现方法,为多数据库维护与使用提供了一个实例。

基于中国典型地物标准波谱知识库的应用示范系统的设计

中国典型地物标准波谱知识库建设成败的关键是如何利用遥感技术为社会服务,所以探讨基于波谱库的研究是波谱知识库亟待解决的难题之一。该文在波谱知识库体系结构的基础上,重点阐述了基于波谱知识库的应用示范系统的组成、总体设计、处理流程和结果的呈现形式,以及要实现这一应用示范可能遇到的难点和关键性的技术问题;突出强调了应用示范系统在整个波谱知识库系统中的重要作用,从而可以推动遥感技术的发展。