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矾山铜钼矿区铜胁迫对柚叶光谱特征影响分析
1
作者 李书 史超 +1 位作者 丁凡桠 黄超 《遥感信息》 北大核心 2025年第1期19-26,共8页
针对植被覆盖区遥感技术无法识别隐伏信息的问题,提出了一种利用金属胁迫后植被光谱发生变异的特点,开展植被覆盖区重金属污染监测和矿产勘查遥感新方法。该方法基于植被叶片光谱曲线反射和吸收特征的原理,结合地球化学数据,间接实现铜... 针对植被覆盖区遥感技术无法识别隐伏信息的问题,提出了一种利用金属胁迫后植被光谱发生变异的特点,开展植被覆盖区重金属污染监测和矿产勘查遥感新方法。该方法基于植被叶片光谱曲线反射和吸收特征的原理,结合地球化学数据,间接实现铜元素分布遥感制图。采集矿区和背景区柚叶样本及对应光谱数据,基于化学分析测定获得矿区和背景区柚叶铜元素含量,明确矿区柚叶受到了重金属元素影响,对比分析了矿区和背景区柚叶在波形、红边位置、叶绿素及水吸收、植被指数上的差异。结果表明,受铜金属胁迫后柚叶光谱在光谱曲线和吸收特征中较背景区均存在明显差异,其中970 nm处的水吸收特征差异最明显。该方法可为遥感技术在植被覆盖区开展矿产勘查提供新思路。 展开更多
关键词 矾山铜钼矿区 高光谱遥感 铜胁迫 柚叶光谱特征 影响分析
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基于VIS-NIR-SIR谱段信息的茶叶硒元素光谱特征分析
2
作者 舒田 郭松 +4 位作者 冯恩英 刘春艳 文竹 彭顺正 杨文 《贵州农业科学》 2025年第5期125-133,共9页
[目的]探究茶叶硒元素的反射光谱特征和敏感波段,为富硒茶硒元素的高光谱遥感快速无损检测提供参考。[方法]以福鼎大白茶叶为研究对象,利用地物光谱仪测定不同硒浓度[0(CK)、2.5mg/L、5.0 mg/L、10.0 mg/L]处理后不同时间节点(第6天、... [目的]探究茶叶硒元素的反射光谱特征和敏感波段,为富硒茶硒元素的高光谱遥感快速无损检测提供参考。[方法]以福鼎大白茶叶为研究对象,利用地物光谱仪测定不同硒浓度[0(CK)、2.5mg/L、5.0 mg/L、10.0 mg/L]处理后不同时间节点(第6天、第12天、第20天)的光谱数据,对其进行一阶微分、倒数对数和倒数对数的一阶微分数学变换处理,提取并分析可见光-近红外-短波红外谱段茶叶硒元素的反射光谱特征和敏感波段。[结果]叶面喷施不同浓度硒肥茶树叶片的光谱反射率曲线变化基本一致,但特定波长反射率差异明显。各处理在可见光、近红外、短波红外波段的反射率均较CK高,可见光范围内叶片反射率随施硒浓度增加而降低;近红外区随施硒浓度增加叶片的反射率起伏较大;短波红外范围叶片反射率与施硒浓度成正比。原始光谱经数学处理变换后提取的敏感波长分别为410 nm、415 nm、425 nm、448 nm、458 nm、463 nm、467 nm、469 nm、550 nm、709 nm、960 nm、1000 nm、1001 nm、1002 nm、1003 nm、1397 nm、1440 nm、1829 nm、1831 nm、1888 nm、2139 nm、2143 nm、2215 nm、2473 nm、2486 nm、2491 nm、2495 nm和2496 nm。[结论]叶面喷施硒肥对茶树叶片硒元素的光谱特征有一定影响,原始光谱经数学处理变换后共提取28条敏感波长。 展开更多
关键词 硒 茶叶 光谱特征 VIS-NIR-SIR 谱段信息 高光谱遥感
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黄河内蒙古段河冰表面光谱特征及冰内溶解性有机质光谱分析
3
作者 冷玉鹏 李春江 +3 位作者 杨文焕 李卫平 汤世科 李志军 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第8期2273-2280,共8页
河冰表面光谱特征是遥感反演的主要参数之一,能够为研究冰的光学性质提供主要依据。冰面反射率是用来研究寒区水域大气和水体之间能量交换的重要参数,也是光谱特征中最主要的参数。溶解性有机质(DOM)对于指示水环境具有重要作用,因此分... 河冰表面光谱特征是遥感反演的主要参数之一,能够为研究冰的光学性质提供主要依据。冰面反射率是用来研究寒区水域大气和水体之间能量交换的重要参数,也是光谱特征中最主要的参数。溶解性有机质(DOM)对于指示水环境具有重要作用,因此分析河冰中溶解性有机质的光谱特性对认识其环境指示作用具有重要意义。利用便携光谱仪对冰面进行光谱测定,通过冰样的三维荧光光谱结合平行因子分析法(PARAFAC),揭示了黄河内蒙古段河冰的光谱特征以及DOM的荧光组分、来源特征和影响因素,为冰体中DOM组成和来源特性研究提供理论基础。结果表明:黄河冰表面的反射率变化趋势是先增大后减小,泥沙量对冰的反射率存在很大的影响。黄河内蒙古段冰内主要含有1种类蛋白质(类色氨酸)和1种陆源腐殖质,其荧光强度的贡献分别为56.62%和43.38%。荧光强度在冰表层最低,沿冰厚增长方向逐渐增大。通过对荧光特征参数的分析,得到所取冰样的荧光指数FI值为1.31~2.42,生物指数BIX值为0.74~2.93,腐殖化指数HIX值为0.20~1.74。不同的荧光特征参数表明黄河内蒙古段冰样的DOM来源为内源释放和外源输入,其中内源贡献较大,且冰体的腐殖化程度较低。研究结果揭示了黄河内蒙古段河冰的光谱特征、DOM的荧光特征以及组分来源等相关影响因素,可以为今后进一步研究冰内DOM的演化过程以及寒区河流的水质识别与冰下生态监测提供相应的理论依据与数据支持。 展开更多
关键词 黄河冰 光谱特征 溶解性有机质 三维荧光光谱 荧光特征参数
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基于光谱特征的拉萨市人造地表遥感提取研究
4
作者 王金枝 周广胜 +1 位作者 吕晓敏 任鸿瑞 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第4期1061-1070,共10页
青藏高原在全球生态系统中占重要地位;拉萨市作为其核心城市,在研究平衡城市发展水平与生态系统服务能力方面具有代表意义。该研究在谷歌地球引擎(GEE)云平台,使用Sentinel-2、VIIRS、SRTM遥感影像数据,基于光谱结合地形、纹理等特征信... 青藏高原在全球生态系统中占重要地位;拉萨市作为其核心城市,在研究平衡城市发展水平与生态系统服务能力方面具有代表意义。该研究在谷歌地球引擎(GEE)云平台,使用Sentinel-2、VIIRS、SRTM遥感影像数据,基于光谱结合地形、纹理等特征信息,分别通过基于像元(PB)与面向对象(OO)分类方法对拉萨市人造地表覆盖进行提取。使用基于像元/面向对象,是否加入纹理特征,随机森林(RF)/支持向量机(SVM)分类器三组对比方法各部分表现效果。结果表明:基于相同光谱特征,在OO方法中不使用纹理特征参与RF分类器分类(OO_RF),可获得最佳的提取结果,其总体精度(OA)为98.03%,Kappa系数(KC)为0.9520,用户精度(UA)为94.44%,生产者精度(PA)为98.84%。纹理特征在人造地表提取中作用效果较弱,仅在基于像素方法中有微弱提升,使用RF分类器(PB_RF)时OA提升0.51%;使用SVM分类器(PB_SVM)时OA提升0.68%。RF分类器在本研究中表现最佳,能够避免高估,更准确地识别城市内部非人造地表覆盖。本研究提供了提取生态城市人造地表覆盖信息的方法及参数,为进一步进行动态监测及分析提供了数据,具有实际应用意义。 展开更多
关键词 面向对象 基于像元 光谱特征 谷歌地球引擎 人造地表
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稻虾共作土壤溶解性有机质光谱特征及其与土壤交换态镉的关系
5
作者 杜春朝 梁以豪 +2 位作者 倪才英 蒋志忠 傅雪军 《中国生态农业学报(中英文)》 北大核心 2025年第8期1517-1528,共12页
镉(Cd)是我国农田土壤污染最严重的重金属元素之一,土壤溶解性有机质(DOM)对Cd在土壤环境中的迁移和转化具有重要影响,但稻田土壤中Cd的迁移性和生物有效性与DOM光谱特征参数的关系是否受稻虾共作模式的影响尚不明确。因此,本研究以传... 镉(Cd)是我国农田土壤污染最严重的重金属元素之一,土壤溶解性有机质(DOM)对Cd在土壤环境中的迁移和转化具有重要影响,但稻田土壤中Cd的迁移性和生物有效性与DOM光谱特征参数的关系是否受稻虾共作模式的影响尚不明确。因此,本研究以传统稻作模式(CK)为对照,以稻虾共作模式(RS)为研究对象,通过紫外-可见光谱和三维荧光光谱,解析RS模式在水稻生育期[稻前期(T1)、分蘖期(T2)、孕穗期(T3)和黄熟期(T4)]土壤DOM光谱特征及组成变化;利用相关性与逐步回归模型,建立RS和CK模式土壤DOM与交换态镉(Cd_(ex))含量的关系。研究结果如下:1)与其他生育期相比,两种模式在T4时芳香性和疏水性DOM最多;RS模式土壤DOM分子量随水稻生长呈下降趋势,且T4时期DOM更倾向生物源。2)RS与CK模式下土壤DOM均主要由类色氨酸(C1)、腐殖质(C2和C3)和类富里酸(C4)组成,但各组分占比在生育期无显著变化规律;CK和RS模式荧光指数均>1.9,腐殖化指数(HIX)均<4;RS的自生源指数为0.70~0.76,高于CK模式(0.62~0.66),表明两种模式DOM均具有一定程度的内源性本土特征。3)两种模式下,土壤Cd_(ex)含量均随水稻生育期推进呈上升趋势,但RS模式在T2—T4时期的Cd_(ex)含量和变化幅度均低于CK模式。两种模式Cd_(ex)含量均与HIX、光谱斜率比(SR)和C4含量呈显著或极显著相关(P<0.05或P<0.01或P<0.001),表明Cd_(ex)含量与DOM腐殖化程度、分子量大小、来源及组分密切相关。逐步回归分析表明,与DOM分子量大小相关的因子(SR)对Cd_(ex)含量的预测具有重要影响。本研究结果可为理解稻虾共作模式对土壤Cd污染的潜在影响提供理论参考。 展开更多
关键词 稻虾共作 溶解性有机质 光谱特征 交换态镉
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转炉烟气与炉口火焰光谱特征的相关性分析及应用
6
作者 张瑞成 刘永龙 韩阳 《现代电子技术》 北大核心 2025年第2期162-168,共7页
针对转炉烟气存在干扰性和滞后性的问题,利用与其同源产生的光谱信息,修正烟道安装环境对系统数据采集的扰动,研究转炉烟气的光谱分析新技术。为探究两者之间的相关性,首先利用多重分形理论对光谱数据的能量值、连续谱峰值、离散谱峰值... 针对转炉烟气存在干扰性和滞后性的问题,利用与其同源产生的光谱信息,修正烟道安装环境对系统数据采集的扰动,研究转炉烟气的光谱分析新技术。为探究两者之间的相关性,首先利用多重分形理论对光谱数据的能量值、连续谱峰值、离散谱峰值比和炉气数据的变化率特征进行运算,求取四者之间的关联性;然后使用粒子群算法优化支持向量机预测模型(PSO-SVM),以光谱数据的能量值、连续谱峰值和离散谱峰值比作为输入,以炉气数据的变化率特征作为输出,进行预测实验。结果表明:能量值、连续谱峰值等4个指标的多重分形谱最大值均接近于1.011492,谱宽均接近于0.000014476,且实验曲线对称性相同,表明多重分形谱具有极强的自相似性和复杂性;同时,预测模型实验结果差异性的均方误差为0.0125。 展开更多
关键词 转炉烟气 火焰光谱 光谱特征分析 相关性分析 多重分形 PSO-SVM
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重金属污染水体背景下的底质反射率光谱特征及其对离水反射率贡献影响分析 被引量：1
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作者 梁业恒 邓孺孺 +4 位作者 梁钰婕 刘永明 吴仪 袁宇恒 艾先俊 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期111-117,共7页
水体重金属遥感反演是水环境遥感领域中的难题,目前仍有相当多的基础性问题有待解决,而浅水区底质对离水反射率贡献规律是将来遥感反演模型精度其中一个重要影响因素,尤其在重金属污染这种特殊的背景下,揭示其贡献规律对提升水体重金属... 水体重金属遥感反演是水环境遥感领域中的难题,目前仍有相当多的基础性问题有待解决,而浅水区底质对离水反射率贡献规律是将来遥感反演模型精度其中一个重要影响因素,尤其在重金属污染这种特殊的背景下,揭示其贡献规律对提升水体重金属遥感模型精度有重要作用,测量结果对研究重金属尾矿底泥的反射率光谱特征以及区分常见水底底质有参考意义。首先利用光谱仪测量获得广东大宝山尾矿底质反射率,发现其在波长755、 1 280、 1 620和2 200 nm存在反射峰,有明显光谱特征,并与河床常见的粗沙、淤泥和石头三类底质反射率进行了对比分析,结果表明:一方面,粗沙和淤泥反射率呈一缓慢上升的曲线,与存在多个特征反射峰的矿区底泥有明显区别;另一方面,石头反射率则在波长范围550~650 nm出现一个宽而扁平的反射峰后随即在波长675 nm处出现波谷然后增大至波长750 nm后趋于平缓,其特征波长与矿区底泥均不一样。上述特征波长可作为重金属污染背景下底泥光谱的重要区分波段。测量水深为1 cm、 10 cm和深水区的离水反射率,结合水质遥感模型计算出1 cm水深情况下底质反射光、水体散射光,并将其对离水反射率贡献进行讨论。离水反射率测量结果表明,底质对浅水区影响极大,随着水深变浅,离水反射率总体不断被抬升。而水底反射光和水体散射光对离水反射率贡献规律则以波长515 nm为分界线,向短波方向以水体散射光贡献为主,向长波方向则以水底反射光为主,贡献量由底质反射能力和水体散射能力共同决定。对考虑了底质反射光后的遥感模型精度进行评价,模型计算得到波长范围350~950 nm内的离水反射率与野外测量值对比结果,二者具有显著的线性相关(R^(2)=0.964 2),相对误差在波长范围560~830 nm低于10%,甚者可低于5%,模型总体模拟精度较好,远比在不考虑底质影响时精度高,模型满足将来水中重金属遥感反演要求。研究结果对今后水体重金属遥感反演时处理底质影响提供了重要的参考数据和理论依据,有助推动该领域进一步发展。 展开更多
关键词 水体重金属遥感 重金属矿区 底质反射率 光谱特征分析 模型精度评价
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烤后烟叶不同部位高光谱特征分析及判别模型构建
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作者 闫鼎 张义志 +6 位作者 程森 蔡宪杰 董祥洲 杨悦章 岳耀稳 王大彬 林润英 《湖北农业科学》 2024年第8期140-146,共7页
利用高光谱(400~1700 nm)成像技术扫描得到3个部位(上B、中C、下X)烤后烟叶的高光谱图像,并提取其高光谱数据。采用相关性分析、主成分分析及方差分析研究了3个部位烟叶的高光谱特征,并构建5种识别烟叶部位的判别模型(SVM、KNN、RF、Lig... 利用高光谱(400~1700 nm)成像技术扫描得到3个部位(上B、中C、下X)烤后烟叶的高光谱图像,并提取其高光谱数据。采用相关性分析、主成分分析及方差分析研究了3个部位烟叶的高光谱特征,并构建5种识别烟叶部位的判别模型(SVM、KNN、RF、LightGBM和XGBoost)。结果表明,3个部位烟叶的光谱反射率为C>X>B(400~750 nm),B>C>X(750~1400 nm),C>B≈X(1400~1700 nm)。3个部位烟叶的高光谱数据存在较强相关性,总体上可见光以及近红外波段在各自区域内相关性较强,而两者之间相关性较弱。共提取得到7个特征值大于1的主成分,方差累计贡献率接近1.00。3个部位烟叶的光谱反射率在450~550 nm和750~1400 nm区域相互之间存在明显差异,中部叶在550~850 nm和1400~1700nm分别与上、下部叶具有明显差异,上部叶在400~450 nm分别与中、下部叶差异明显,下部叶在680 nm附近分别与上、中部叶差异显著。SVM判别不同部位烟叶的表现最好,准确率、精确率、召回率和F1分数均达95%以上,LightGBM表现居中,各项指标在90%~95%,RF、KNN和XGBoost相对较差,各项指标在90%以下。 展开更多
关键词 高光谱特征 烤后烟叶 模型构建 部位识别
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银杏雄花序光谱特征时序变化分析及氮含量估测
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作者 裘赛铤 朱玉婷 周凯 《江西农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期367-378,共12页
【目的】氮素是影响银杏生长发育的关键元素,且银杏雄花作为银杏活跃的生理器官,雄花序中氮素含量对其受精生理和衰老生理产生直接影响。然而,前人的研究多集中于果树等园艺作物叶片氮含量的光谱估测,利用光谱技术监测银杏雄花氮素含量... 【目的】氮素是影响银杏生长发育的关键元素,且银杏雄花作为银杏活跃的生理器官,雄花序中氮素含量对其受精生理和衰老生理产生直接影响。然而,前人的研究多集中于果树等园艺作物叶片氮含量的光谱估测,利用光谱技术监测银杏雄花氮素含量的研究仍较少。因此,本文拟构建银杏雄花序氮含量的最佳估测模型,实现银杏雄花序氮素含量动态变化的快速无损监测。【方法】研究以不同时期的银杏雄花花序为研究对象,定量分析银杏雄花花序不同时期的氮素含量动态变化;使用便携式地物光谱仪同步获取雄花花序高光谱反射率,并提取氮素相关的光谱指数;结合相关性分析和全子集回归算法(All-subsets Regression,ASR)优选目标光谱指数;在此基础上,分别基于多元线性回归(Multiple Linear Regression,MLR)和随机森林回归(Random Forest Regression,RFR)进行建模,并使用赤池信息准则(AIC)对多元线性回归模型的拟合度进行判定;最后,使用留一交叉验证法进行模型的精度检验。【结果】银杏雄花序氮素含量随着时间的变化呈现逐渐下降的趋势;在众多光谱指数当中,基于相关性分析和全子集回归算法优选出对银杏雄花序氮含量敏感的光谱指数NI_Ferwerda、MCARI/OSAVI、TCARI(调整R^(2)=0.73);基于优选的3款光谱参数构建的多元线性回归模型(CV-R^(2)=0.70)的表现总体优于随机森林回归模型(CV-R^(2)=0.63)。【结论】基于优选光谱指数构建的多元线性回归模型的估测效果较好,能较为准确地估测银杏雄花序氮素含量,进而为银杏雄花序的氮素营养状况监测提供了理论依据和必要的技术支撑。 展开更多
关键词 银杏 氮含量 光谱特征 时序光谱特征
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火星水的主要赋存状态及其红外光谱特征 被引量：1
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作者 尹浩安 唐红 +1 位作者 李雄耀 于雯 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1086-1105,共20页
历时近半个世纪的火星水的探测研究取得了重要成果,为了解火星水的历史以及火星环境的演化过程提供了重要信息.研究火星水的赋存状态及其载体矿物对于了解火星表面物质组成、环境演变、气候演化过程以及生命的宜居性具有重要的意义.红... 历时近半个世纪的火星水的探测研究取得了重要成果,为了解火星水的历史以及火星环境的演化过程提供了重要信息.研究火星水的赋存状态及其载体矿物对于了解火星表面物质组成、环境演变、气候演化过程以及生命的宜居性具有重要的意义.红外光谱是识别火星表面水的赋存状态及其载体矿物的重要方法,目前火星表面已鉴别出了水气、水冰以及硫酸盐、粘土矿物、氢氧化物、水合二氧化硅等各种含水物质,表明了火星历史上曾存在着多个不同液态水活动时期.本文根据火星水的主要赋存状态及其反映的火星历史环境信息,对不同含水矿物的红外光谱特征及其主要影响因素,包括载体矿物类型、温度、粒度和物质混合进行综合分析,研究了H_2O和OH等基团的红外光谱吸收特征的变化.借助中国正在开展探测的天问一号和未来的天问三号任务,对火星水的起源和演化以及宜居性预期能够获得突破性的认识. 展开更多
关键词 火星 水 赋存状态 光谱特征 影响因素
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废弃菌菇棒与牛粪共堆肥过程中DOM的光谱特征研究 被引量：2
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作者 王世杰 吴蔓莉 +2 位作者 徐会宁 康浩轩 严子浩 《环境科学研究》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期2579-2589,共11页
堆肥是废弃菌菇棒资源化利用的重要途径,而堆肥过程中溶解性有机物(Dissolved organic matter,DOM)的变化特征对探究堆肥反应过程具有重要意义。因此,为探究废弃菌菇棒与牛粪共堆肥过程中DOM的光谱特征及废弃菌菇棒的腐殖化过程,采用紫... 堆肥是废弃菌菇棒资源化利用的重要途径,而堆肥过程中溶解性有机物(Dissolved organic matter,DOM)的变化特征对探究堆肥反应过程具有重要意义。因此,为探究废弃菌菇棒与牛粪共堆肥过程中DOM的光谱特征及废弃菌菇棒的腐殖化过程,采用紫外-可见光谱(UV-Vis)、傅里叶红外光谱(FTIR)和荧光光谱(FS),对堆体中DOM的结构与组成变化进行研究。UV-Vis结果表明,随着堆肥的进行,DOM的不饱和度和芳构化程度增强;紫外光谱特征参数SUVA254、SUVA269和SUVA280增大,E250/E365值(250和365 nm处吸光度的比值)降低,说明堆肥中木质素类物质被分解转化为芳香化合物,芳香化程度加深,且DOM分子量增加;E253/E203(253和203 nm处吸光度的比值)和A240~400(240~400 nm范围内紫外光谱的积分面积)增大表明DOM苯环上脂肪链被氧化分解,产生了羟基、羰基等官能团,使得分子缩聚程度及腐殖化程度加深。FTIR结果表明,DOM中脂肪族类和多糖类物质逐渐减少,芳香族类物质含量增加。发射荧光光谱418 nm处的荧光峰表明初始物料中含有大量结构相对复杂的类腐殖物质;334和418 nm处的荧光峰红移至428 nm附近,说明结构简单的物质不断被分解利用,芳香基团进一步缩合,形成共轭程度高、结构更复杂的类腐殖质物质。同步荧光光谱中蛋白质类物质区积分面积比例(APLR)降低了42.1%,富里酸类物质区积分面积比例(AFLR)和胡敏酸类物质区积分面积比例(AHLR)分别增加14.0%和152.3%,说明类蛋白质物质和单芳香族化合物不断被分解利用,而类胡敏酸物质和类富里酸物质不断形成,同时存在富里酸类物质向更稳定的胡敏酸类物质转化的过程。利用三维荧光光谱结合平行因子分析将DOM解析为类富里酸(C1)、类胡敏酸(C2)和类蛋白物质(C3)三类组分。与堆肥初期相比,堆肥结束时C1和C2组分占比分别增加22.42%和126.91%,C3组分占比降低73.32%,且C1和C2组分占比之和达90.04%,表明类蛋白物质含量降低,类腐殖物质显著增加,最终成为DOM的主要成分。研究显示,废弃菌菇棒与牛粪共堆肥DOM的芳香化和腐殖化程度随堆肥的进行逐渐加深,且主要发生在堆肥前期。 展开更多
关键词 废弃菌菇棒 牛粪 溶解性有机物(DOM) 堆肥 光谱特征
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拉曼光谱结合光谱特征区间筛选算法快速定量鉴别植物调和油品质 被引量：1
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作者 吴升德 姜鑫 +2 位作者 李爱琴 郭志明 朱家骥 《食品科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期244-253,共10页
本研究提出了一种基于拉曼光谱与光谱特征区间筛选算法实现植物调和油中高价值植物油含量快速定量检测的方法。首先,将粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法与灰狼优化(grey wolf optimization,GWO)算法融合构建混合智能优... 本研究提出了一种基于拉曼光谱与光谱特征区间筛选算法实现植物调和油中高价值植物油含量快速定量检测的方法。首先,将粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法与灰狼优化(grey wolf optimization,GWO)算法融合构建混合智能优化算法,即PSOGWO算法。其次,将PSOGWO与组合移动窗口(combined moving window,CMW)策略结合构建新型的拉曼光谱特征区间筛选算法,即PSOGWO-CMW算法。然后,将玉米油(corn oil,CO)和特级初榨橄榄油(extra virgin olive oil,EVOO)以不同比例配制为CO-EVOO植物调和油,并采集其拉曼光谱。将拉曼光谱输入偏最小二乘回归、PSO-CMW、GWO-CMW和PSOGWO-CMW模型预测EVOO含量,并比较建模效果。结果表明,PSOGWO-CMW模型具有最佳的预测性能。采用本方法与气相色谱-质谱法分别检测真实的CO-EVOO植物调和油样本中EVOO含量,结果表明两者的检测性能无显著差异。本方法快速、准确,亦可用于其他植物调和油中高价值植物油含量的快速定量检测。 展开更多
关键词 拉曼光谱 植物调和油 智能优化算法 光谱特征区间筛选 定量鉴别
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大气CO_(2)浓度升高背景下冬小麦冠层光谱特征和地上生物量估算 被引量：2
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作者 黄宏胜 张馨月 +1 位作者 居辉 韩雪 《作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期991-1003,共13页
本研究旨在探究大气CO_(2)浓度升高对冬小麦全生育时期冠层光谱特征的影响,并基于筛选的敏感波段建立地上生物量(AGB)与光谱参数的定量关系。为此,在2021—2022年的冬小麦生长季,利用开放式CO_(2)富集系统(Mini-FACE),设定大气CO_(2)浓... 本研究旨在探究大气CO_(2)浓度升高对冬小麦全生育时期冠层光谱特征的影响,并基于筛选的敏感波段建立地上生物量(AGB)与光谱参数的定量关系。为此,在2021—2022年的冬小麦生长季,利用开放式CO_(2)富集系统(Mini-FACE),设定大气CO_(2)浓度(ACO_(2),(420±20)μL L^(–1))和高CO_(2)浓度(ECO_(2),(550±20)μL L^(–1))两个处理水平,分析了高CO_(2)浓度下光谱特征变化,基于连续投影算法(SPA)、逐步多元线性回归(SMLR)和偏最小二乘法回归(PLSR)筛选AGB敏感波段并构建估算模型。结果表明:CO_(2)浓度升高使冬小麦拔节期和开花期AGB显著增加。红边和近红边反射率及红边面积在拔节期增加,在开花期和灌浆期降低,蓝边、黄边和红边位置在不同生育时期均发生移动;AGB的敏感光谱波段主要分布在红边和近红边区域,CO_(2)浓度升高缩小了AGB敏感波段范围,但不影响AGB的估算;AGB的SMLR和PLSR模型均取得了较高的估算精度(R^(2)>0.8),其中SMLR模型中的R_(799′)、D_(y)、SD_(y)和PRI等特征参数与AGB显著相关,R^(2)为0.866。PLSR模型(R^(2)>0.9)在估算精度和稳定性上优于SMLR模型。本研究可为未来高CO_(2)浓度下冬小麦生长发育的遥感监测提供理论基础和技术方法。 展开更多
关键词 CO_(2)浓度升高 冬小麦 地上生物量 冠层光谱特征 回归分析
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基于中红外光谱特征增强和集成学习的土壤有机碳含量估算模型研究 被引量：5
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作者 唐澳华 杨贵军 +5 位作者 杨悦 陈伟男 徐新刚 徐波 高美玲 张静 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期382-390,共9页
中红外光谱数据在实现土壤有机碳含量的准确、低成本快速预测方面具有巨大潜力。为提高光谱数据估算模型的普适性,本研究利用光谱特征增强策略,并基于Stacking算法结合多种机器学习方法构建了一种高鲁棒性的土壤有机碳含量估算模型。采... 中红外光谱数据在实现土壤有机碳含量的准确、低成本快速预测方面具有巨大潜力。为提高光谱数据估算模型的普适性,本研究利用光谱特征增强策略,并基于Stacking算法结合多种机器学习方法构建了一种高鲁棒性的土壤有机碳含量估算模型。采用多种光谱特征增强方法及其组合对土壤中红外光谱进行特征增强,筛选最佳策略;通过应用Stacking算法结合多种机器学习方法构建集成模型,以提高模型泛化能力;将集成模型估算性能与偏最小二乘回归模型(PLSR)、梯度提升树(GBT)和一维卷积神经网络(1D-CNN)模型进行比较分析。研究结果表明,最佳光谱特征增强策略可以显著提高土壤光谱数据与土壤有机碳含量的相关性,最佳Pearson相关系数达到-0.82;相较于PLSR、GBT和1D-CNN等模型,集成模型在各光谱数据下均表现出较高的估算精度,特别是在一阶导变换结合多元散射校正的光谱特征增强策略下,集成模型展现出优良的估算性能(决定系数R^(2)=0.92,均方根误差为1.18 g/kg,相对分析误差为3.52)。本研究方法能够快速、准确地估算土壤有机碳含量,可为现代农业管理提供科学依据。 展开更多
关键词 土壤有机碳 估算模型 集成学习 光谱特征增强 中红外光谱
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基于光谱特征的城市水体提取 被引量：1
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作者 马姗姗 杨嘉葳 +1 位作者 王继燕 熊俊楠 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2024年第6期71-76,共6页
现有水体提取方法大多基于多光谱遥感数据,将其应用于高光谱数据时,会出现光谱信息未被充分利用且难以选取合适波段的问题,且未考虑城市中建筑物阴影的影响。因此,本文基于高光谱遥感影像数据,采用近红外波段阈值及固定波段范围内的积... 现有水体提取方法大多基于多光谱遥感数据,将其应用于高光谱数据时,会出现光谱信息未被充分利用且难以选取合适波段的问题,且未考虑城市中建筑物阴影的影响。因此,本文基于高光谱遥感影像数据,采用近红外波段阈值及固定波段范围内的积分差异,构建了改进的高光谱差异水体指数(MHDWI),并选取4种常用的水体指数在不同传感器下的嘉兴、长沙和舟山地区进行试验和精度对比分析。试验结果表明,该方法的总体精度和Kappa系数分别为98.50%、98.76%、97.35%及0.88、0.85、0.86,均高于其他4种方法,错分误差对比其他方法有明显降低。表明该方法可以有效抑制建筑物阴影,且适用于不同传感器不同地区的水体提取。 展开更多
关键词 高光谱遥感 光谱特征 水体提取 建筑物阴影
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光谱特征和纹理特征融合的红茶萎凋含水率检测方法 被引量：5
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作者 沈跃铖 阮贤萍 +6 位作者 郎春晓 冯科达 沈帅 郑航 张诚荣 蒋建东 俞国红 《茶叶通讯》 2024年第3期376-382,共7页
为实现对红茶萎凋含水率的定量检测,研究提出了一种基于谱图特征融合的红茶萎凋含水率检测方法。通过采集不同萎凋时刻的高光谱图像,利用灰度共生矩阵法提取图像的7个纹理特征并与提取到的光谱特征相融合;通过采用PLSR、RF和GBDTR建立... 为实现对红茶萎凋含水率的定量检测,研究提出了一种基于谱图特征融合的红茶萎凋含水率检测方法。通过采集不同萎凋时刻的高光谱图像,利用灰度共生矩阵法提取图像的7个纹理特征并与提取到的光谱特征相融合;通过采用PLSR、RF和GBDTR建立含水率预测模型,分析光谱特征、纹理特征以及“光谱特征+纹理特征”对含水率预测的准确性,实现红茶萎凋含水率快速无损检测。结果表明融合后的特征效果均得到较大提升,相比于其他两种模型,PLSR表现良好,在测试集上特征融合后的决定系数R2达0.7932,相较于光谱特征和纹理特征分别提升0.047和0.039。该研究对红茶加工设备的智能化具有重要意义,同时所提出的基于谱图特征融合的模型为红茶萎凋过程的智能检测提供了新思路。 展开更多
关键词 红茶 萎凋 光谱特征 纹理特征 含水率 检测方法 预测模型
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施氮磷肥对黄土丘陵区典型草地优势种光谱特征的影响 被引量：1
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作者 管雅君 王绍妍 +6 位作者 陈志飞 罗杨 周俊杰 简春霞 许培丹 牟英坤 徐炳成 《草地学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1094-1104,共11页
探讨施肥后草地群落优势种光谱特征响应和差异,对准确评价草地施肥效应有重要意义。以黄土丘陵区6个典型优势种[白羊草(Bothriochloa ischaemum)、长芒草(Stipa bungeana)、达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)、菊叶委陵菜(Potentilla ta... 探讨施肥后草地群落优势种光谱特征响应和差异,对准确评价草地施肥效应有重要意义。以黄土丘陵区6个典型优势种[白羊草(Bothriochloa ischaemum)、长芒草(Stipa bungeana)、达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)、菊叶委陵菜(Potentilla tanacetifolia)、蒙古蒿(Artemisia mongolica)和铁杆蒿(Artemisia sacrorum)]为对象,测定并提取了不同施氮磷处理下的7个光谱特征参数。结果表明:相比未施肥,单施氮或磷均降低6个优势种在“蓝谷”、“绿峰”和“红谷”处的光谱反射率;氮磷配施后,各优势种的红边幅值(AMP)和红边面积(S red)呈增加趋势,白羊草、达乌里胡枝子、菊叶委陵菜和铁杆蒿的差值植被指数(DVI)均增大。结果表明,光谱特征参数可有效反映黄土丘陵区草地优势种的氮磷施肥效应,植被指数DVI,NDVI和GNDVI相比RVI更适合于评价草地群落优势种对施氮磷肥的响应和差异。 展开更多
关键词 红边参数 植被指数 光谱特征 草地群落 黄土高原
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自制着色底板和光谱特征检测竹叶面积 被引量：1
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作者 贺安琪 李彬 +2 位作者 许章华 杨远垚 李增禄 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2024年第2期39-44,共6页
为快速准确地检测健康与病态竹叶单叶面积,提出一种基于自制着色底板和光谱特征(CBP-SF)的叶面积检测方法。根据叶片光谱特征设计底板,然后利用波段计算、碎片过滤和自适应阈值方法进行图像分割,再根据竹叶大小进行参照物切割,最后统计... 为快速准确地检测健康与病态竹叶单叶面积,提出一种基于自制着色底板和光谱特征(CBP-SF)的叶面积检测方法。根据叶片光谱特征设计底板,然后利用波段计算、碎片过滤和自适应阈值方法进行图像分割,再根据竹叶大小进行参照物切割,最后统计叶片区域和参考矩形框的像元数并计算叶面积。与随机森林(RF)、最大类间方差法(OTSU)和叶面积仪法(LAM)的对比结果表明:对于健康竹叶的检测效果,CBP-SF>RF>OTSU=LAM;对于病态竹叶的检测效果,CBP-SF>RF>OTSU>LAM;对于全样本竹叶的检测效果,CBP-SF>RF>OTSU>LAM。CBP-SF具备检测健康与病态竹叶单叶面积的能力。 展开更多
关键词 着色底板 光谱特征 图像分割 竹叶 叶面积检测
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黄河源湖泊表层沉积物溶解有机质光谱特征与来源解析
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作者 张佩莲 张含笑 +3 位作者 李文攀 张靖天 李怡 霍守亮 《中国环境监测》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期195-203,共9页
湖泊沉积物是重要的有机碳库,沉积物有机质来源及组成直接影响着水生生态系统健康。以黄河源区湖泊扎陵湖、茶木错、鄂陵湖、星星海和阿涌尕玛错为研究对象,采用紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)与三维荧光光谱(EEMs)结合平行因子分析(PARAF... 湖泊沉积物是重要的有机碳库,沉积物有机质来源及组成直接影响着水生生态系统健康。以黄河源区湖泊扎陵湖、茶木错、鄂陵湖、星星海和阿涌尕玛错为研究对象,采用紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)与三维荧光光谱(EEMs)结合平行因子分析(PARAFAC)方法,对湖泊表层沉积物溶解有机质(DOM)的组成特征与来源进行解析。结果表明,PARAFAC模型共解析出4种荧光组分,分别是两种陆源腐殖质组分C1、C4,以及类酪氨酸组分C2、类色氨酸组分C3,其中C1、C4具有同源性。光谱参数和荧光组分占比分析结果表明,黄河源区湖泊表层沉积物DOM组成受外源输入和内源释放共同作用。扎陵湖和鄂陵湖的内源组分占比较其他湖泊高,总体腐殖化程度低。茶木错、星星海和阿涌尕玛错表层沉积物DOM的陆源输入信号更强,腐殖化特征更明显。光谱参数可有效表征湖泊沉积物DOM组成与来源特性,从而为黄河源区湖泊保护与管理提供科学依据。 展开更多
关键词 黄河源湖泊 溶解有机质 光谱特征 平行因子分析 来源解析
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基于高光谱成像技术的烤烟上部烟叶成熟度光谱特征分析及判别模型构建应用研究 被引量：5
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作者 邓建强 王大彬 +4 位作者 乾艳 尹忠春 彭五星 李富强 任晓红 《中国烟草学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期36-45,共10页
【目的】研究不同成熟度上部烟叶的高光谱特征及智能化判别的可行性。【方法】运用便携式高光谱仪采集3种成熟度(尚熟(SS)、成熟(CS)、过熟(GS))上部烟叶的高光谱图像并提取光谱数据。运用相关性分析、主成分分析以及方差分析等方法分... 【目的】研究不同成熟度上部烟叶的高光谱特征及智能化判别的可行性。【方法】运用便携式高光谱仪采集3种成熟度(尚熟(SS)、成熟(CS)、过熟(GS))上部烟叶的高光谱图像并提取光谱数据。运用相关性分析、主成分分析以及方差分析等方法分析光谱特征并构建5种模型(支持向量机(SVM)、K近邻(KNN)、随机森林(RF)、LightGBM和XGBoost)用于成熟度判别评价。【结果】(1)可见光(400~720 nm)与近红外(750~1000 nm)内部各波段之间相关性较强,而两个区域之间相关性较弱;(2)5个特征值大于1的主成分(PC1~PC5)几乎包含了所有的光谱信息,且主成分方差分析结果表明不同成熟度上部烟叶的光谱反射特征在可见光、红边以及部分近红外区域(950~1000nm)统计学差异显著;(3)5种模型中SVM性能最优,2021年度样品的判别精确率、召回率和F1分数均在0.95以上,而2022年度以及2021+2022年度样品分别在0.93和0.92以上。【结论】上部烟叶高光谱存在多重共线性,具有很好的降维效果,且不同成熟度的光谱反射特征存在显著差异。SVM判别性能在不同年度间具有很好的稳定性,可用于上部烟叶成熟度判别。 展开更多
关键词 便携式高光谱仪 上部烟叶 成熟度 光谱特征 模型构建及应用
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