【摘要】：土壤含水量的高光譜反演是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。以土壤多樣化的陜西省橫山縣為研究區(qū),通過野外采集土壤樣品,室內(nèi)利用ASD Field Spec FR地物光譜儀測定土壤樣品光譜,采用稱重法計(jì)算出土壤樣品含水量,并分析了不同含水量土壤樣品的光譜特性。針對土壤含水量光譜反演中光譜反演因子的構(gòu)建問題,在研究一階微分(FD)-主成分分析(PCA)、小波包變換(WPT)-FD-PCA反演輸入因子生成方法及存在的不足的基礎(chǔ)上,提出了基于諧波分析(HA)的WPT-FD-HA-PCA的反演輸入因子構(gòu)建方法。以上述三種反演輸入因子為基礎(chǔ),建立了土壤含水量反演的FD-PCA-反向傳播(BP)、WPT-FD-PCA-BP、WPT-FD-HA-PCA-BP三種BP反演模型。通過比較土壤含水量實(shí)測值與三種反演輸入因子的反演結(jié)果,得出WPT-FD-HA-PCA-BP模型的反演精度最高,決定性系數(shù)R2達(dá)到0.9599,均方根誤差為1.667%,其反演結(jié)果明顯優(yōu)于其他兩種模型。這表明通過WPT和諧波分析能有效地抑制光譜噪聲并壓縮信號,在一定程度上明顯提高了土壤含水量反演精度。
[Abstract]:Hyperspectral inversion of soil water content is a hot research topic. Taking Hengshan County, Shaanxi Province, as the study area, the soil samples were collected in the field, the spectra of soil samples were measured by ASD Field Spec FR ground object spectrometer, and the water content of soil samples was calculated by weighing method. The spectral characteristics of soil samples with different water content were analyzed. In order to solve the problem of constructing spectral inversion factors in spectral inversion of soil water content, the generation method and shortcomings of (WPT)-FD-PCA inversion input factors by (PCA), wavelet packet transform for first-order differential (FD)-principal component analysis are studied. An inverse input factor construction method for WPT-FD-HA-PCA based on harmonic analysis (HA) is proposed. Based on the above three inversion input factors, three BP inversion models of FD-PCA- back propagation (BP), WPT-FD-PCA-BP,WPT-FD-HA-PCA-BP for soil water content inversion are established. By comparing the measured values of soil water content with the inversion results of three inversion input factors, it is concluded that the inversion accuracy of WPT-FD-HA-PCA-BP model is the highest, the decisive coefficient R2 is 0.9599, and the root mean square error is 1.667%. The inversion results are obviously better than those of the other two models. This shows that the spectral noise can be effectively suppressed and the signal compressed by WPT and harmonic analysis, and the inversion accuracy of soil water content is obviously improved to a certain extent.
【作者單位】： 同濟(jì)大學(xué)測繪與地理信息學(xué)院;山東農(nóng)業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院;
【基金】：上海市科委項(xiàng)目(13231203602)
【分類號】：S127;S152.7

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本文編號：2478028