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基于地物光谱仪的河流有机碳遥感反演模型
1
作者 刘爽 邵学新 +5 位作者 孙冠 吴明 焦盛武 张龙 尹园丰 蔺星娜 《陆地生态系统与保护学报》 2025年第2期23-35,共13页
【目的】对钱塘江干流不同河段的河流有机碳进行采样分析,旨在基于地物光谱仪,构建和评估河流有机碳浓度的最优反演模型。【方法】通过野外采样和实地调查,筛选地物光谱仪获取的钱塘江河流光谱数据,得到河流颗粒有机碳和溶解有机碳的敏... 【目的】对钱塘江干流不同河段的河流有机碳进行采样分析,旨在基于地物光谱仪,构建和评估河流有机碳浓度的最优反演模型。【方法】通过野外采样和实地调查,筛选地物光谱仪获取的钱塘江河流光谱数据,得到河流颗粒有机碳和溶解有机碳的敏感波段,构建了支持向量回归(SVR)、随机森林(RF)、多元线性回归(MLR)和多项式拟合(PolyFit)4种模型,并引入决定系数(R^(2))、残差预测偏差(RPD)、均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)评估模型对河流颗粒有机碳和溶解有机碳的预测精度。【结果】1)河流颗粒有机碳(POC)单波段敏感波段分别为436 nm、456 nm、584 nm、869 nm,Spearman系数为0.14~0.25,呈现弱至中度相关性。通过构建比值性指数,得到双波段敏感波段为RI(667 nm/518 nm)、DI(680 nm/523 nm)、NDI(645 nm/529 nm),显著提升了POC的敏感性。其中DI(680 nm/523 nm)的相关系数最高,为0.73,其次是RI(667 nm/518 nm)和NDI(645 nm/529 nm)。溶解性有机碳(DOC)单波段敏感波段分别为680 nm、867 nm,Spearman系数为0.14~0.18,呈现弱相关性,构建比值性指数后得到双波段敏感波段为RI(584 nm/571 nm)、DI(584 nm/565 nm)、NDI(584 nm/565 nm),DOC双波段组合的敏感性优于单波段,其中DI(584 nm/565 nm)的相关系数最高,为0.67,其次是RI(584 nm/571 nm)和NDI(584 nm/565 nm);2)随着模型变量的增加,各模型的R^(2)、RPD值均呈增大趋势;3)RF-混合波段组合模型对POC和DOC的反演精度均为最优(POC:训练集R^(2)=0.84,RPD=2.49;测试集R^(2)=0.82,RPD=2.41;DOC:训练集R^(2)=0.73,RPD=1.94;测试集R^(2)=0.72,RPD=1.91)。【结论】随机森林-混合波段组合模型在钱塘江干流的颗粒有机碳和溶解有机碳浓度的预测中均表现优异。证实了高光谱数据在河流碳动态监测的可行性,为区域河流有机碳浓度的长期监测提供了可靠的技术手段,进而为揭示流域-河口连续体中有机碳的迁移路径提供了科学参考和方法指导。 展开更多
关键词 河流有机碳 随机森林 支持向量机 地物光谱仪 钱塘江
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桂江流域河流有机碳特征 被引量：15
2
作者 黄奇波 覃小群 +1 位作者 唐萍萍 刘朋雨 《地质科技情报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期148-153,共6页
通过对桂江流域内植物、土壤碳同位素、河流有机碳含量及同位素进行系统取样测试分析发现,桂江流域C3植物的δ13C范围为-37.89‰^-23.27‰,C4植物δ13 C范围为-14.49‰^-12.00‰。土壤碳库的δ13 C范围为-30.43‰^-11.56‰,平均值为-24... 通过对桂江流域内植物、土壤碳同位素、河流有机碳含量及同位素进行系统取样测试分析发现,桂江流域C3植物的δ13C范围为-37.89‰^-23.27‰,C4植物δ13 C范围为-14.49‰^-12.00‰。土壤碳库的δ13 C范围为-30.43‰^-11.56‰,平均值为-24.32‰。土壤碳库主要受C3途径植物控制,C4途径植物对土壤碳库的δ13 C影响有限,植物残体转化成土壤有机质的过程中产生有机碳同位素分馏效应,造成土壤有机碳同位素比植物碳库偏重4.42‰。桂江河流DOC分布范围0.68~2.16mg/L,平均值为1.39mg/L。ρ(POC)分布范围0.11~1.14mg/L,平均值为0.37mg/L,DOC/POC的范围1.31~9.04,ρ(DOC)>ρ(POC),成为水体有机碳的主要形式。流域水体中δ13CDOC值的范围为-29.682‰^-15.377‰,平均值为-24.810‰;δ13CPOC值的范围为-27.886‰^-24.271‰,平均值为-25.868‰;两者均位于土壤有机碳库同位素范围内,说明河流有机碳主要来源于土壤的机械侵蚀和土壤有机质的降解,受人类生产生活有机废弃物和河流自生浮游植物的代谢分泌物影响小。 展开更多
关键词 δ13C δ13CDoc-DOC δ13C-POC 河流有机碳 桂江流域
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初级生产力主导了辽河水系颗粒态有机碳的来源
3
作者 陈崇昊 吕纪轩 +3 位作者 王诗珉 何炽鹏 汪亚平 高建华 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期107-118,共12页
作为关键陆源物质,河流颗粒态有机碳(POC)的来源、输运及入海通量是当前关注的热点问题。然而,受水库等人类活动影响,河流颗粒碳的组分正在发生变化,这势必给陆地和海洋间碳的源汇过程和生物地球化学循环机制带来深刻影响。围绕上述问题... 作为关键陆源物质,河流颗粒态有机碳(POC)的来源、输运及入海通量是当前关注的热点问题。然而,受水库等人类活动影响,河流颗粒碳的组分正在发生变化,这势必给陆地和海洋间碳的源汇过程和生物地球化学循环机制带来深刻影响。围绕上述问题,以辽河水系为研究区,于2023年7月沿河采集14个样品,将生物地球化学指标分析与最新的基因检测技术相结合,分析了POC含量和来源在流域内的变化规律,探讨了初级生产力主导辽河水系POC来源的可能机制,对比和总结了中国典型河流POC来源改变的共同趋势。研究结果显示,初级生产力是当前辽河水系POC的最主要来源,其中共球藻纲和蓝藻门生物是最主要贡献者;动物可能也是POC的重要来源,未来在分析POC来源时需加以重视;水库拦蓄效应可改变河流浮游生物的组成,进而对河流POC的来源产生重要影响;长江、黄河、珠江以及台湾岛和海南岛的诸多河流POC的浮游生物来源比例也在显著增加。上述趋势性变化,可能导致POC在流域-河口-陆架间的源汇格局发生剧烈变化,需要持续关注。 展开更多
关键词 河流颗粒态有机碳 水库 初级生产力 辽河
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