基于吸收深度系数的SASI机载成像光谱仪光谱定标方法研究

提出一种基于吸收深度系数的光谱定标方法 ,采用去连续统和光谱拟合方法计算机载成像光谱和地面光谱的吸收深度系数,构建光谱定标优化算法的目标函数,通过迭代的方法获取机载成像光谱仪传感器像元的中心波长偏移量。针对SASI机载成像光谱仪的具体特点,在甘肃地面定标场开展了光谱定标试验,结果显示:基于吸收深度系数光谱定标的结果与地面实测光谱吻合程度高;优化定标后的反射率数据精度明显提高,可以有效评估SASI谱段范围内的地物吸收特征的准确性,并可对机载成像光谱仪的"smile"效应进行修正。

利用光谱吸收深度定量反演碳酸盐矿物的影响因素及应用分析

光谱吸收特征是矿物识别与定量反演的重要指标。为提高利用光谱吸收特征定量反演矿物精度,以方解石为代表,以线性混合光谱模型与连续统去除方法为基础,以连续统去除吸收深度(CRBD)为分析对象,按端元光谱在2.33μm附近有无吸收特征对光谱进行分类,并分析每类数据与方解石混合光谱CRBD随丰度、反射率以及光谱特征等影响因素的变化规律,进而非线性拟合其变化范围并提出一种新的矿物含量表示方法。研究结果表明,端元丰度对CRBD值影响较大,方解石丰度越大,吸收特征越明显,CRBD值越大。同样,混合端元反射率与光谱特征对混合光谱CRBD值影响也较明显,当混合端元光谱在2.33μm附近为无特征时,端元光谱反射率越小,CRBD随碳酸盐丰度变化上凸越明显,为反射峰特征时,端元光谱反射率越大,下凹越明显;混合端元在2.33μm附近为吸收谷特征时,CRBD随碳酸盐丰度接近线性变化。通过交叉分析与多端元混合光谱CRBD变化分析发现,混合光谱CRBD随碳酸盐矿物丰度及混合端元反射率变化受限于一定范围,其上限拟合方程满足指数函数变化,下限拟合方程为三次多项式函数,且拟合精度较高,R 2均高于0.99,RMSE低于0.005。为实现矿物含量的精确预测,根据拟合方程提出一种以变化范围替代定量值来表示碳酸盐矿物丰度分布的方法,实现碳酸盐矿物含量反演的范围表示。通过影响因素分析及范围表示法可为矿产监测、定量评估等提供新的表达方法,为建立具有普适性的地物定量反演模型提供理论参考。

基于吸收特征参数的有机质含量光谱估算模型研究

连续统去除法是简便、准确而有效地提取光谱吸收特征参数的方法之一。为此,研究利用ASD FieldSpec Pro地物光谱仪在自然环境条件下对不同有机质含量的土壤样本进行光谱测量,提取特征吸收面积来评价与有机质含量的关系,发现基于包含有机质含量敏感波段在内的450～580nm波段范围特征吸收面积建立的有机质含量对数诊断模型预测精度较高。结果表明,土壤有机质吸收特征参数估算模型为土壤肥力的快速测定提供了新的途径。

基于连续统去除法的水生植物提取及其时空变化分析——以官厅水库库区为例

光谱特征变量的筛选作为水生植物识别的重要手段之一,在水生植物种类识别研究中应用广泛。该研究将实测光谱特征提取与多时相Landsat 8 OLI影像数据分析相结合,找到一种有效识别不同种类水生植物的特征变量。在水生植物反射光谱特征分析中引入矿质分析中普遍使用的连续统去除法,对光谱重采样结果作连续统去除处理后提取光谱吸收深度特征。采用单因素方差分析法对比7个光谱重采样波段和3个连续统去除吸收深度敏感波段,发现经连续统去除处理的短波红外1波段(SWIR1CR)对于不同类型的水生植物区分效果最佳。将连续统去除法应用到遥感影像处理上,发现SWIR1CR波段能较好区分沉水植物和挺水植物;结合影像归一化植被指数和SWIR1CR波段可较好区分三类水生植物。结合特征波段筛选结果采用支持向量机分类方法,得到水生植物的分类结果精度为86.33%,对比全生长期12期影像提取的水生植物分布图,发现水生植物主要分布于官厅水库库区南北岸浅水区,水生植物面积最大时约占库区总面积的35.13%;其中沉水植物年内生长分布变化幅度较大,6月上旬开始迅速生长;10月份水生植物开始衰减;11月份水生植物占库区面积的20%,沉水、浮水植物大幅衰减消失。