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基于UNMIX模型的安徽大矾山废弃矿区土壤重金属源解析 被引量:20
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作者 周蓓蓓 郭江 +6 位作者 陈晓鹏 杨强 朱红艳 段曼莉 李晓晴 周德华 杨扬 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第24期240-248,共9页
为了摸清安徽庐江废弃矿区土壤重金属含量及其来源情况,该研究通过区域网格布点划分,以大矾山为中心向周围扩散,最终确定50个典型特征点位,分析测定土壤重金属元素砷(As)、镉(Cd)、铜(Cu)、锰(Mn)、镍(Ni)含量,应用UNMIX模型进行土壤重... 为了摸清安徽庐江废弃矿区土壤重金属含量及其来源情况,该研究通过区域网格布点划分,以大矾山为中心向周围扩散,最终确定50个典型特征点位,分析测定土壤重金属元素砷(As)、镉(Cd)、铜(Cu)、锰(Mn)、镍(Ni)含量,应用UNMIX模型进行土壤重金属源解析,并结合Arc GIS地统计模块中的普通克里金插值法分析土壤重金属空间分布,进一步验证源解析结果的准确性。结果表明:1)研究区0~10 cm和10~20 cm土壤中As、Cd、Cu、Mn和Ni含量的平均值分别为47.38、2.03、30.89、77.76、4.08mg/kg和50.62、2.24、30.82、71.39、3.62mg/kg。除Mn和Ni外,As、Cd和Cu含量的平均值均高于当地背景值,10~20 cm土层中As、Cd含量的中位值是土壤污染风险筛选值的1.28、7.17倍。2)研究区0~10 cm土层重金属的3大污染源,源1对Cu的贡献占主导作用,为铜矿业活动污染源,贡献率为5.75%;源2对Mn、Ni贡献率较高,为燃煤污染源,贡献率为49.86%;源3对As、Cd的贡献高于其他重金属,为岩石风化作用,贡献率分别为44.39%。3)研究区10~20cm土层重金属2大污染源分别为土壤母质和垃圾堆放造成的混合源(源1)、淋滤作用和矿石开采及运输所导致的混合源(源2),其贡献率分别为47.46%、52.54%,其中土壤母质和垃圾堆放的混合源主要影响Mn和Ni,淋滤作用和矿石开采及运输的混合源对As、Cd和Cu的贡献率较高。4)根据研究区土地利用类型及人类活动形式,发现UNMIX受体模型和空间分析相结合能够全面地解析土壤重金属来源。该研究可为大矾山废弃矿区开展土壤重金属污染修复治理提供理论依据。 展开更多
关键词 土壤 重金属 污染 unmix模型 源解析
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应用UNMIX模型解析长春市大气中PM_(10)来源 被引量:8
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作者 王菊 张悦悦 +2 位作者 金美英 李翠玲 房春生 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2014年第5期812-816,共5页
大气中可吸入颗粒物(PM10)是影响大气能见度、气候变化以及人体健康的重要污染物,研究大气中PM10的污染来源对于了解城市中大气的污染状况和制定大气污染物防治措施具有重要的意义。选择长春市的净月公园、劳动公园、君子兰公园、体... 大气中可吸入颗粒物(PM10)是影响大气能见度、气候变化以及人体健康的重要污染物,研究大气中PM10的污染来源对于了解城市中大气的污染状况和制定大气污染物防治措施具有重要的意义。选择长春市的净月公园、劳动公园、君子兰公园、体育学院、儿童公园、客车医院、工商学院和邮电学院作为受体采样点,于2011年9月至2012年2月期间,采用KC-120型中流量PM10/TSP采样器(青岛崂山应用研究所)进行大气中可吸入颗粒物PM10的采样,共采集40个受体样品。样品经预处理后,采用电感耦合等离子体质谱法分析了样品中的Be、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Ag、Cd、Sb、Ba、Tl、Pb、Na、Mg、K、Ca共19种无机元素,将经过标准化后的760个数据代入EPA UNMIX6.0软件对长春市大气中PM10进行源解析研究,其中,Min Rsq=0.89(89%的数据方差可由该模型解释),Min Sig/Noise=2.50。结果表明:长春市大气中的PM10主要有3个来源:源1为燃煤尘或工业扬尘,贡献率为19.5%;源2为机动车尾气或土壤风沙尘,贡献率为13.1%,源3为城市综合扬尘和其他未知尘源,贡献率为67.4%。对这3个源进行相关性分析,3个源间的相关系数并不是理论值0,而是在-0.553~0.345间变化;源1和源3间相关性最大,相关系数为0.553;其次是源1与源2,为0.345。由此说明,长春市的PM10污染是多种因素综合作用的结果。将UNMIX模型的解析值与测量值进行回归分析,发现总物种的解析值与测量值间具有良好的线性正相关关系(r2=0.98),每个物种的解析值与测量值间的相关系数为0.713~0.980,相关性强,二者拟合效果较好。 展开更多
关键词 unmix模型 源解析 PM10
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基于Unmix 6.0受体模型的区域环境大气汞源解析评价 被引量:4
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作者 冷菁 张刚 +3 位作者 徐晓峰 王艺 杨春雨 王宁 《东北师大学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期146-151,共6页
为研究金矿区高汞环境条件下大气汞迁移特性,应用野外实验与模型分析相结合的方法,对区域大气汞污染源进行了解析.在研究区按网格法设置28个监测点,使用测汞仪(Zeeman LUMEX RA915+)对各监测点大气汞含量进行连续监测,并应用Unmix 6.0... 为研究金矿区高汞环境条件下大气汞迁移特性,应用野外实验与模型分析相结合的方法,对区域大气汞污染源进行了解析.在研究区按网格法设置28个监测点,使用测汞仪(Zeeman LUMEX RA915+)对各监测点大气汞含量进行连续监测,并应用Unmix 6.0受体模型对区域内大气汞污染源进行解析.结果表明:Unmix 6.0解析得到区域内大气汞污染源为4源方案,据监测点原状分析,将4类污染源依次解析为交通源、土壤源、金矿选冶点源和聚居区源.在水平尺度,4类污染源对各监测点汞贡献值依次为:9.43,86.73,105.85,136.62ng/m3;在垂向尺度,即对各监测点50,100和150cm三层次、4类污染源汞贡献总值依次为:108.59,112.99和117.05ng/m3.4类污染源汞贡献率大小依次为居民点>历史金矿点>土壤源>交通源;人为释汞过程仍为区域大气汞的主要来源. 展开更多
关键词 大气汞 源解析 受体模型 unmix 6 0 环境影响评价
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基于UNMIX模型的北京城区公园土壤重金属源解析 被引量:22
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作者 刘玲玲 安燕飞 +4 位作者 马瑾 陈义祥 吴颐杭 李家莹 黄健欣 《环境科学研究》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期2856-2863,共8页
城市公园是城市环境中重要的生态功能区和人们的主要公共娱乐休闲场所.为了分析北京城区公园的土壤环境质量,采集了北京城区121个公园土壤样本,分析了5种重金属(Cr、Cu、Pb、Zn、Cd)的含量水平,并采用UNMIX模型对上述重金属进行源解析.... 城市公园是城市环境中重要的生态功能区和人们的主要公共娱乐休闲场所.为了分析北京城区公园的土壤环境质量,采集了北京城区121个公园土壤样本,分析了5种重金属(Cr、Cu、Pb、Zn、Cd)的含量水平,并采用UNMIX模型对上述重金属进行源解析.结果表明:①北京城区公园土壤中w(Cr)、w(Cu)、w(Pb)、w(Zn)、w(Cd)的平均值分别为63.57、35.49、36.43、145.68、0.49 mg/kg.除w(Cr)外,w(Cu)、w(Pb)、w(Zn)、w(Cd)的平均值均高于区域背景值.5种重金属含量均未超过GB 36600-2018《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》中的筛选值,说明北京城区公园土壤环境质量整体状况良好.②城市化时间和公园存续时间是影响重金属累积的重要因素.城市中心区重金属积累是历史和高负荷交通共同影响的结果.③源解析分析显示,北京城区公园土壤重金属存在三大污染源,其中,源1对w(Cr)的贡献占主导作用,为土壤母质和特殊工业源,贡献率为21.38%;源2对w(Cd)的贡献高于其他重金属,为工农业混合源,贡献率为35.43%;源3对w(Cu)、w(Zn)、w(Pb)的贡献较高,为交通源,贡献率为43.19%.研究显示,历史上的工农业活动是北京城市公园土壤重金属的重要来源. 展开更多
关键词 unmix模型 城市公园 土壤 重金属 源解析
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基于UNMIX模型的地质高背景地区土壤重金属源解析 被引量:11
5
作者 张博伦 刘玲玲 +1 位作者 黄占斌 侯红 《环境科学研究》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期393-402,共10页
采矿活动和高地质背景被认为是造成喀斯特地区土壤重金属污染的重要因素.为了探究采矿活动和成土母质对喀斯特地区土壤重金属积累的影响,利用UNMIX模型和空间分析相结合的方法对广西北部典型金属工业区—刁江流域105个土壤样品中重金属... 采矿活动和高地质背景被认为是造成喀斯特地区土壤重金属污染的重要因素.为了探究采矿活动和成土母质对喀斯特地区土壤重金属积累的影响,利用UNMIX模型和空间分析相结合的方法对广西北部典型金属工业区—刁江流域105个土壤样品中重金属(Cd、As、Pb、Cr、Ni)的分布特征与主要来源进行了研究,并将UNMIX模型源识别结果直接纳入GIS进行空间分析,对比采样点的主导源空间分布与污染源之间的关联性.结果表明:(1)研究区土壤中w(Cd)、w(As)、w(Pb)、w(Cr)、w(Ni)的平均值为1.21、19.4、42.1、80.9、31.9 mg/kg;研究区土壤污染以Cd和As复合污染为主,个别采样点存在轻度的Pb污染.(2)母质类型、土壤类型、土壤pH和工矿企业是影响重金属积累的重要因素.对比分析可知,由碳酸盐岩母质发育而来的土壤和偏碱性土壤中重金属的平均含量较高;人为土中Cd、As和Pb的积累较明显,铁铝土中会出现Cr和Ni的共富集;污染影响区内w(Cd)、w(As)、w(Pb)偏高.(3)源解析分析显示,研究区土壤重金属存在两类污染源,分别为土壤母质源(源1)、工农业混合源(源2),占比分别为68.45%和31.55%;土壤母质源(源1)对Cr和Ni的贡献占主导作用;工农业混合源(源2)对As、Pb的贡献高于其他重金属;研究区Cd的积累由土壤母质源(源1)和工农业混合源(源2)共同主导.研究显示,研究区土壤重金属污染水平整体较高,这既与碳酸盐岩中固有的高重金属浓度有关,也与碳酸盐岩风化过程中残留富集导致的浓度放大效应有关,并且研究区多年的工矿业活动与河水灌溉进一步加剧了研究区农田的重金属污染程度. 展开更多
关键词 unmix模型 喀斯特地区 土壤 重金属 源解析
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基于UNMIX模型和多元地统计模拟的土壤重金属的来源解析及空间预测 被引量:7
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作者 杨清可 王磊 +4 位作者 李平星 吕立刚 范业婷 朱高立 王雅竹 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期224-234,共11页
为摸清江苏省太仓市土壤重金属来源和污染情况,开展土壤表层样品采集和重金属含量分析,选取新型受体(UNMIX)模型解析重金属的来源和贡献,并采用地累积指数和多元地统计技术,实现重金属污染的定量评价和空间预测。结果表明:1)As、Cd、Cr... 为摸清江苏省太仓市土壤重金属来源和污染情况,开展土壤表层样品采集和重金属含量分析,选取新型受体(UNMIX)模型解析重金属的来源和贡献,并采用地累积指数和多元地统计技术,实现重金属污染的定量评价和空间预测。结果表明:1)As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni和Zn的含量较高,超过全国和江苏省土壤重金属背景值;Cd、Cu、Hg、Pb和Zn的富集程度较高,而As、Cr和Ni的富集系数正常,与自然基础水平相近。2)8种重金属元素呈现岛状的空间分布特征,并在部分区域存在高值区,表明人类活动对土壤环境具有负面效应。3)土壤重金属受到交通-工业源、自然-农业源、工业-自然源和农业-工业源的综合影响,贡献率分别为35.18%、27.32%、20.26%和17.24%。其中Hg、Pb、Ni、Cu和Zn主要来源于交通-工业源,Cr、Zn和Cu主要源自自然-农业源,As和Ni主要为工业-自然源,Cd主要为农业-工业源。4)Cd、Hg和Ni,污染程度最高,60.38%以上的点位达到轻度污染及以上等级;As、Cu和Zn,污染居中;Cr和Pb的影响较低。5)Ni、Cd和Hg的污染面积最大,分别达到107.42、75.56和55.02 km^(2),且潜在污染空间成片分布。该研究作为土壤基础调查的核心,可为土壤环境管理和重金属污染修复提供科学依据。 展开更多
关键词 土壤 重金属 unmix模型 来源解析 空间预测 太仓市
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基于UNMIX模型和莫兰指数的湖南省汝城县土壤重金属源解析 被引量:33
7
作者 刘昭玥 费杨 +3 位作者 师华定 莫莉 漆静娴 王超 《环境科学研究》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期2446-2458,共13页
工业化正在加剧我国的土壤重金属污染.湖南省汝城县矿产资源丰富,工矿企业密集,粗放的矿业生产给当地土壤环境带来了一系列问题,准确掌握其污染来源是土壤污染防治的关键和前提.采集汝城县233个土壤样本,对重金属含量进行模型分析后选... 工业化正在加剧我国的土壤重金属污染.湖南省汝城县矿产资源丰富,工矿企业密集,粗放的矿业生产给当地土壤环境带来了一系列问题,准确掌握其污染来源是土壤污染防治的关键和前提.采集汝城县233个土壤样本,对重金属含量进行模型分析后选择拟合效果较好的Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni七种重金属为研究对象,测定其含量,使用UNMIX模型解析其污染来源,并结合空间插值与莫兰指数方法,从空间关系的角度验证模型并补充说明研究区土壤重金属的来源.结果表明:①研究区土壤中Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni含量的平均值分别为0.29、0.18、19.91、44.17、66.31、28.67、25.16 mg kg,除Cr、Ni外,Cd、Hg、As、Pb、Cu含量的平均值均高于当地背景值.除Hg外的其他6种重金属存在含量超出GB 15618—2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(试行)》筛选值的情况.②研究区土壤中7种重金属的含量主要受到自然源、大气沉降与工业直接排放混合源、污水源和工业直接排放源的影响,贡献率分别为41.87%、33.10%、13.27%和11.76%.其中,自然源对Cr和Ni的贡献率较大,大气沉降与工业直接排放主要影响Cd和Pb,污水源和工业直接排放源分别对Hg和As的贡献最大.③UNMIX模型与空间分析方法的结合,一方面验证了受体模型的解析结果,同时也对土壤重金属的来源起到了补充说明的作用.研究显示,汝城县土壤重金属含量与工业活动关系密切,工业排放除直接对附近土壤造成污染外,通过大气沉降、河流输送对远距离土壤环境的影响也尤为突出. 展开更多
关键词 土壤重金属 源解析 unmix模型 莫兰指数
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基于Unmix模型的庐江县土壤重金属空间分布和来源解析 被引量:11
8
作者 吴静 方凤满 +4 位作者 马康 林跃胜 葛磊 陈辉 周浩 《生态与农村环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1204-1210,共7页
为探究庐江县土壤重金属(As、Cr、Cu、Ni、Pb、V和Zn)分布特征及来源情况,采用网格布点法采集土壤表层样品,采用Unmix模型进行土壤重金属源解析,并结合空间分布特征进一步解释当地土壤重金属来源。结果表明,研究区土壤中As、Cu存在少数... 为探究庐江县土壤重金属(As、Cr、Cu、Ni、Pb、V和Zn)分布特征及来源情况,采用网格布点法采集土壤表层样品,采用Unmix模型进行土壤重金属源解析,并结合空间分布特征进一步解释当地土壤重金属来源。结果表明,研究区土壤中As、Cu存在少数点位超标,其他重金属存在个别点位超标。庐江县土壤重金属空间分布总体呈东南向西北递减的趋势,东南部土壤中As、Cu、Pb和V富集程度较为严重。源解析结果表明,研究区内土壤重金属存在3个来源,分别为母质来源、工业源和矿业源,其对于区内土壤重金属的贡献占比分别为47%、28%和25%。其中,母质源为研究区土壤重金属主要来源。3个来源对于土壤中As、V和Zn元素均有一定程度的贡献,Cr、Ni主要来源于母质,Cu主要来源于矿业活动,Pb主要来源于工业活动。研究结果可为当地土壤重金属污染管控和治理提供理论支撑。 展开更多
关键词 土壤重金属 unmix模型 空间分布 来源解析 庐江县
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Unsupervised hyperspectral unmixing based on robust nonnegative dictionary learning 被引量:1
9
作者 LI Yang JIANG Bitao +2 位作者 LI Xiaobin TIAN Jing SONG Xiaorui 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2022年第2期294-304,共11页
Considering the sparsity of hyperspectral images(HSIs),dictionary learning frameworks have been widely used in the field of unsupervised spectral unmixing.However,it is worth mentioning here that existing dictionary l... Considering the sparsity of hyperspectral images(HSIs),dictionary learning frameworks have been widely used in the field of unsupervised spectral unmixing.However,it is worth mentioning here that existing dictionary learning method-based unmixing methods are found to be short of robustness in noisy contexts.To improve the performance,this study specifically puts forward a new unsupervised spectral unmixing solution.For the reason that the solution only functions in a condition that both endmembers and the abundances meet non-negative con-straints,a model is built to solve the unsupervised spectral un-mixing problem on the account of the dictionary learning me-thod.To raise the screening accuracy of final members,a new form of the target function is introduced into dictionary learning practice,which is conducive to the growing robustness of noisy HSI statistics.Then,by introducing the total variation(TV)terms into the proposed spectral unmixing based on robust nonnega-tive dictionary learning(RNDLSU),the context information under HSI space is to be cited as prior knowledge to compute the abundances when performing sparse unmixing operations.Ac-cording to the final results of the experiment,this method makes favorable performance under varying noise conditions,which is especially true under low signal to noise conditions. 展开更多
关键词 hyperspectral image(HSI) nonnegative dictionary learning norm loss function unsupervised unmixing
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云南典型碳酸盐岩区土壤重金属污染特征及源解析 被引量:1
10
作者 张好 董春雨 +3 位作者 孙思静 黄祖志 张乃明 包立 《环境化学》 北大核心 2025年第1期174-186,共13页
为探究云南典型碳酸盐岩区土壤重金属污染来源,本研究以曲靖市罗平县为研究区,共采集157个土壤样品,测试分析As、Pb、Cu、Zn和Cd元素含量,运用地累积指数法和潜在生态风险指数法分析土壤重金属污染水平,采用正定因子矩阵分析模型(PMF)和... 为探究云南典型碳酸盐岩区土壤重金属污染来源,本研究以曲靖市罗平县为研究区,共采集157个土壤样品,测试分析As、Pb、Cu、Zn和Cd元素含量,运用地累积指数法和潜在生态风险指数法分析土壤重金属污染水平,采用正定因子矩阵分析模型(PMF)和UNMIX模型,探讨研究区土壤重金属来源及其贡献率,结果表明,罗平县耕地土壤重金属中Cd含量最高,Cu、Zn和Cd分别有1.91%、2.55%和21.02%的样点超过国家土壤污染风险筛选值(GB 15618—2018);地累积指数与潜在生态风险指数表明,Cd污染最为严重,有21.02%的样本存在污染,7.01%的样本为极强生态风险;源解析结果表明,研究区土壤中Cd以自然源为主,在PMF和UNMIX模型的贡献率分别为87.68%和92.00%;Cu和Zn以矿业活动为主,PMF模型的贡献率分别为52.17%和44.67%,UNMIX模型的贡献率分别为34.00%和81.00%;As以农业源为主,Pb以工业交通源为主,PMF模型的贡献率为分别为79.46%和71.16%,UNMIX模型的贡献率为92.00%和87.00%.PMF与UNMIX模型分析结果相互补充与印证,能够获得更加可靠的源解析结果. 展开更多
关键词 碳酸盐岩 地累积指数 潜在生态风险指数 PMF unmix
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吐鲁番盆地绿洲区地下水硼的水文地球化学过程及健康风险 被引量:1
11
作者 丁启振 周殷竹 +7 位作者 周金龙 姜凤 孙英 雷米 任乐 赵水金 赵纳言 李军 《中国环境科学》 北大核心 2025年第4期2183-2196,共14页
新疆吐鲁番盆地绿洲区作为西北典型的干旱区,地下水是经济发展的重要水源.基于6组地表水和49组地下水水样,利用水化学、同位素和UNMIX模型等方法分析了地下水硼的水文地球化学过程及潜在的健康风险.结果表明:(1)研究区地表水呈中性-弱碱... 新疆吐鲁番盆地绿洲区作为西北典型的干旱区,地下水是经济发展的重要水源.基于6组地表水和49组地下水水样,利用水化学、同位素和UNMIX模型等方法分析了地下水硼的水文地球化学过程及潜在的健康风险.结果表明:(1)研究区地表水呈中性-弱碱性,地下水为弱酸-弱碱性;硼在地下水中以H_(3)BO_(3)和B(OH)_(4)-形式混合存在,H_(3)BO_(3)占主导.(2)地下水硼浓度介于ND~4.26mg/L,24.5%的水样超过《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2022)的限值1.0mg/L,高硼地下水水化学类型以Cl·SO_(4)-Na·Ca为主;硼浓度表现出明显的空间差异性,聚集在含硼河流下游的高昌区.(3)山区岩石风化淋溶是地下水硼富集的主要来源,废水和化肥排放也影响着硼浓度,地表水补给是硼进入地下水的主要途径.p H值、竞争吸附、阳离子交换、蒸发盐溶解和混合作用控制着地下水硼的富集,不同含水层具有明显差异.(4)UNMIX模型识别出4个因子:地表水入渗补给(36.6%)、碳酸盐-硅酸盐溶解(21.8%)、蒸发盐溶解(21.6%)和工农业活动(20.0%),其中硼主要来源于地表水入渗补给(56.0%).(5)就硼在地下水中构成的风险而言,弱势群体的顺序为:婴儿>成年男性>成年女性>儿童. 展开更多
关键词 地下水 地球化学过程 稳定同位素 unmix 吐鲁番盆地绿洲 西北干旱区
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自适应全变差和低秩约束的高光谱图像稀疏解混 被引量:1
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作者 徐晨光 郭禹 +4 位作者 李峰 刘翼 李艳 邓承志 刘燕德 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第4期1071-1081,共11页
高光谱稀疏解混是利用一个含有丰富的端元光谱信息的光谱库作为先验,并对高光谱数据进行分解,得到与光谱库中各端元光谱对应的丰度的图像处理技术。然而目前大多数稀疏解混方法,在高噪声条件下的解混效果不佳,且很多去噪解混算法只是片... 高光谱稀疏解混是利用一个含有丰富的端元光谱信息的光谱库作为先验,并对高光谱数据进行分解,得到与光谱库中各端元光谱对应的丰度的图像处理技术。然而目前大多数稀疏解混方法,在高噪声条件下的解混效果不佳,且很多去噪解混算法只是片面的利用了高光谱的某些特性,并没有对高光谱特性进行全面考虑,从而影响了解混算法的精度。为了解决这一问题,创新地提出了一种基于自适应全变差和低秩约束的高光谱图像稀疏解混方法。首先对稀疏解混算法进行了详细的介绍,接着对自适应全变差和低秩约束的高光谱图像稀疏解混算法进行建模,提出自适应全变差和低秩约束的高光谱图像稀疏解混算法。该算法把高光谱数据的低秩特性和自适应TV空间特性进行了融合,在保持丰度的低秩性和稀疏性的同时,自适应调整丰度矩阵在不同结构下全变差正则化的水平差和垂直差比例,达到更好的去噪效果。然后,使用ADMM算法对新的模型进行求解。最后,利用SUnSAL-TV,ADSpLRU,S2WSU,SU-ATV等几种比较经典的算法与本算法比较,通过两组模拟数据和一组真实数据来实验验证算法的好坏。两组模拟数据分别是在背景单一的DC1和背景复杂的DC2中各自加入10、15和20 dB三种高斯噪声得到的数据。模拟数据实验通过利用不同算法对这两组数据解混,对解混结果的信号与重建误差比、丰度重构正确率和稀疏度三个数值来比较,并对几种算法解混后的丰度图像、丰度图像与真实图像的差值图等信息进行观察对比,从而分析几种算法的好坏。真实数据实验是利用了内华达州的Cuprite矿区高光谱真实数据对解混结果进行分析对比,进一步用真实数据验证本算法的优势。实验结果表明:本方法相对于较为流行的几种解混方法具有更好的鲁棒性和解混效果,在SRE方面提高了11.4%~310.2%,拥有更出色的性能。 展开更多
关键词 稀疏解混 自适应全变差 低秩约束 高光谱图像
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基于对数低秩与可分离总变分的高光谱解混
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作者 杨飞霞 李正 +1 位作者 董贤达 马飞 《激光与红外》 北大核心 2025年第4期630-640,共11页
高光谱解混旨在从盲源分离场景中识别出物质(端元)光谱特征和空间分布(丰度)特征。针对高光谱图像中存在大量混合像元降低解混的精度,以及当高光谱数据受到噪声污染时难以估计端元的准确数目等问题,本文提出一种将低秩松弛和可分离总变... 高光谱解混旨在从盲源分离场景中识别出物质(端元)光谱特征和空间分布(丰度)特征。针对高光谱图像中存在大量混合像元降低解混的精度,以及当高光谱数据受到噪声污染时难以估计端元的准确数目等问题,本文提出一种将低秩松弛和可分离总变分先验信息相结合的线性混合模型。该方法首先利用对数函数的局部相似性对基于核范数的低秩表达式进行松弛,抑制次要分量;然后将各向异性总变分重新定义为可分离表达式,以平滑光谱特征和空间丰度特征;最后设计一组高效的求解器得到闭式解。实验结果表明,所提出的解混模型能有效地提升解混精度的同时也能抑制噪声,验证了该模型的有效性。 展开更多
关键词 高光谱 解混 对数低秩 可分离总变分
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基于双因子分层约束的深度非负矩阵分解用于高光谱解混
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作者 屈克文 罗小娟 保文星 《液晶与显示》 北大核心 2025年第10期1490-1508,共19页
高光谱解混(HU)是解决混合像元和表征土地覆盖成分的关键技术。尽管深度非负矩阵分解(DNMF)在HU中表现优异,但现有方法多聚焦于丰度建模,忽视了端元的多层次特征提取,且对其非线性表征能力不足,限制了解混精度。为此,本文提出一种面向... 高光谱解混(HU)是解决混合像元和表征土地覆盖成分的关键技术。尽管深度非负矩阵分解(DNMF)在HU中表现优异,但现有方法多聚焦于丰度建模,忽视了端元的多层次特征提取,且对其非线性表征能力不足,限制了解混精度。为此,本文提出一种面向端元层次分析的深度NMF框架,引入端元子空间的层间正交性约束和丰度细化的动态稀疏正则化。首先,通过多层端元分解增强光谱的非线性特征表达;其次,设计一种最小距离引导的子空间正交机制提升端元可分性,并与动态加权稀疏性策略协同,提升丰度估计的空间一致性;最后,以预训练粗初始化和跨层反向传播精调为核心,构建两阶段的分层优化算法。在2个合成数据集和4个真实数据集上进行实验,结果显示,本文方法在不同信噪比下的SAD为0.004 2~0.078 2,RMSE为0.014 0~0.092 5,分别优于对比方法 1.42%~5.64%和1.87%~6.48%,验证了其准确性与鲁棒性。 展开更多
关键词 高光谱解混 深度非负矩阵分解 端元判别 正交约束 分层稀疏正则化
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融合光谱解混与动态加权扩散映射的高光谱图像聚类算法
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作者 黄远程 高欣雨 《红外技术》 北大核心 2025年第3期335-341,共7页
针对传统的高光谱图像聚类算法存在精度不佳、计算成本较高且常用的距离测度计算准则难以准确度量像素之间相似性关系等问题。本文以提升高光谱图像聚类性能为目标,提出了融合光谱解混与动态加权扩散映射的高光谱图像聚类算法,该方法在... 针对传统的高光谱图像聚类算法存在精度不佳、计算成本较高且常用的距离测度计算准则难以准确度量像素之间相似性关系等问题。本文以提升高光谱图像聚类性能为目标,提出了融合光谱解混与动态加权扩散映射的高光谱图像聚类算法,该方法在混合像元分解的基础上,根据扩散映射理论计算得到的扩散距离进行聚类。它同时利用高光谱中观察到的高维几何和丰度结构来解决聚类问题,在两个真实高光谱数据集上的实验结果表明,本文算法有着更高的分类精度,能够成功应用于高光谱图像聚类。 展开更多
关键词 高光谱图像 聚类 扩散距离 混合像元分解
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基于自适应空谱约束的加权残差NMF高光谱图像解混
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作者 陈善学 戚俊杰 《信号处理》 北大核心 2025年第3期553-568,共16页
标准的非负矩阵分解(Nonnegative Matrix Factorization,NMF)模型应用于高光谱图像解混时,由于模型的非凸性、光谱和空间先验信息未充分利用的问题,导致解混精度不高。为提高解混性能,提出了一种基于自适应空谱约束的加权残差非负矩阵... 标准的非负矩阵分解(Nonnegative Matrix Factorization,NMF)模型应用于高光谱图像解混时,由于模型的非凸性、光谱和空间先验信息未充分利用的问题,导致解混精度不高。为提高解混性能,提出了一种基于自适应空谱约束的加权残差非负矩阵分解高光谱图像解混算法。该算法首先,对传统的NMF模型进行改进,利用在迭代过程中原始高光谱图像矩阵与重构图像矩阵之间的残差来构建残差权重因子,为损失函数的每一行分配贡献权重,以减轻噪声的影响,提高算法的鲁棒性。其次,为利用高光谱图像丰富的先验信息,算法引入像元空谱相似度来衡量像元间的相似性以捕获像元在空间及光谱上的联系,并由相似度矩阵自适应地确定像元邻域来构造空间权重因子,提升了丰度的分段平滑性。此外,结合丰度矩阵的固有特征,构造光谱权重因子,促进了丰度的稀疏性。最后,由于高光谱图像具有较高的光谱分辨率,相邻波段的反射值变化较小,因此端元光谱具有一定的平滑度,算法通过端元光谱反射值间的差异分配平滑权重,以调整在迭代过程中端元光谱的平滑程度。本文利用梯度下降推导出算法的乘法更新规则,为证明所提算法的有效性,将其与其他几种算法在模拟数据以及Jasper Ridge和Urban两个真实高光谱数据上进行实验,实验结果验证了该算法具有更好的解混性能。 展开更多
关键词 高光谱图像解混 非负矩阵分解 加权残差 像元空谱相似度 平滑权重
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基于多源数据与丰度信息融合的森林生物量估算研究 被引量:1
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作者 林洁雯 陈建 《农业机械学报》 北大核心 2025年第1期65-73,共9页
森林是维持碳平衡的重要组成部分,精确的森林生物量探测对环境改善和相关政策制定均有重要的推动作用。本文探索了将多源数据及丰度信息融合分析实现森林生物量反演。首先,采用MOPSOSCD获取研究区域的端元束,并获得每组树木端元的丰度信... 森林是维持碳平衡的重要组成部分,精确的森林生物量探测对环境改善和相关政策制定均有重要的推动作用。本文探索了将多源数据及丰度信息融合分析实现森林生物量反演。首先,采用MOPSOSCD获取研究区域的端元束,并获得每组树木端元的丰度信息,然后在Landsat 8 OLI及ASTGTM DEM中提取单波段因子、植被指数、地形因子、纹理特征等46个指标,测试融合丰度前后模型拟合效果。通过多元线性回归和BP神经网络模型进行生物量反演试验发现,采用多元线性回归模型时,优化前生物量均方根误差(RMSE)和决定系数(R^(2))分别为41.09 mg/hm^(2)、0.40,优化后最优RMSE和R^(2)分别为38.66 mg/hm^(2)、0.44。采用BP神经网络模型时,优化前生物量RMSE和R^(2)分别为32.73 mg/hm^(2)、0.56,最优RMSE和R^(2)分别为32.07 mg/hm^(2)、0.57。添加丰度后BP神经网络模型具有最优反演效果。通过试验验证了MOPSOSCD算法提取端元束对应的丰度在提升模型生物量反演精度的有效性。同时,试验证明端元的提取精度越高,对应模型生物量反演效果越好。 展开更多
关键词 多源数据融合 森林生物量 端元束 混合像元分解 反演
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基于空谱先验与高阶张量表示的超分辨率重建算法
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作者 王震 陈希爱 +3 位作者 杨超 贾慧迪 韩志 唐延东 《计算机工程》 北大核心 2025年第9期220-230,共11页
现有高光谱图像(HIS)超分辨率任务存在信息表示不充分、先验信息利用不足、重建精度不高的问题,严重影响后续图像处理任务精度。针对此问题,提出基于多-高光谱图像融合的非局部高阶张量表示算法,用于HSI超分辨率重建。通过k-means算法... 现有高光谱图像(HIS)超分辨率任务存在信息表示不充分、先验信息利用不足、重建精度不高的问题,严重影响后续图像处理任务精度。针对此问题,提出基于多-高光谱图像融合的非局部高阶张量表示算法,用于HSI超分辨率重建。通过k-means算法将图像划分为非局部相似块,将其构建成高阶张量,并利用张量火车所具有的均衡分解策略挖掘非局部高阶张量空间-光谱低秩冗余性。由于图像空间域中具有局部平滑特性,因此采用加权组稀疏正则项描述此特征,并构造加权光谱解混约束项来解决超分辨过程中光谱数据的融合失真问题,利用交替方向乘子法推导给出各变量具体求解计算过程。在公开的3个真实数据集CAVE、Pavia University、Indian Pines上的实验结果表明,与现有代表性超分辨率算法相比,所提算法的平均峰值信噪比(PSNR)和结构相似性(SSIM)分别提高0.2908 dB、0.002,光谱角映射器(SAM)和全局相对误差指数分别降低了0.116°和3.1%。 展开更多
关键词 超分辨率 融合 非局部高阶张量 张量火车 光谱解混
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基于机器学习的拉曼成像技术在微塑料识别与可视化中的应用
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作者 马梦丹 许玉芝 +1 位作者 李芳 徐笠 《中国无机分析化学》 北大核心 2025年第7期939-949,共11页
微塑料(MPs)作为一种新型持久性污染物,已对生态系统构成潜在威胁,因此,有效进行微塑料的识别和分类工作对于环境污染的监测和风险评估至关重要,在现有的多种检测方法中,拉曼成像技术因其低样本需求及化学特异性强等优点被广泛应用于分... 微塑料(MPs)作为一种新型持久性污染物,已对生态系统构成潜在威胁,因此,有效进行微塑料的识别和分类工作对于环境污染的监测和风险评估至关重要,在现有的多种检测方法中,拉曼成像技术因其低样本需求及化学特异性强等优点被广泛应用于分析微塑料的类别和特征。为了应对MPs引发的生态环境问题,探讨高光谱解混方法与机器学习相结合的拉曼成像技术,用于识别和可视化土壤中的微塑料。采用N-FINDR算法耦合无约束最小二乘法(N-FINDR-UCLS)分析聚苯乙烯(Polystyrene,PS)、聚丙烯(Polypropylene,PP)、聚乙烯(Polyethylene,PE)和聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯[Poly(butylene adipate-co-terephthalate),PBAT]等四种常见的微塑料,分别对单一微塑料以及原始、老化和土壤中混合的微塑料进行了拉曼成像,并利用N-FINDR-UCLS分析,将其计算求得的平均光谱与原始微塑料拉曼数据进行对比,以皮尔逊相关系数(r)评价光谱图的相似性和鲁棒性。结果显示,建立的方法能够快速准确地识别单一以及原始和老化微塑料多元混合的微塑料类型,并在复杂的土壤样品中保持良好的识别能力。在微塑料污染日益严重的背景下,为环境监测和污染治理提供了强有力的工具,未来的研究可以进一步优化算法,引入更多种类的微塑料样本,并探索在其他复杂环境中的应用。 展开更多
关键词 微塑料 高光谱解混 拉曼成像 机器学习 环境检测
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4维和5维光声成像技术的研究进展
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作者 艾景赛 孙正 李璐 《激光技术》 北大核心 2025年第2期250-257,共8页
光声成像的出现拓展了生物医学成像技术在细胞、组织和活体中的应用,从而监测复杂内环境中的多种生理过程。通过加入时间维度或进行多光谱成像,可以获得更丰富的组织信息,实现对目标形态结构和功能成分的定性和定量分析。对4维(3维和时... 光声成像的出现拓展了生物医学成像技术在细胞、组织和活体中的应用,从而监测复杂内环境中的多种生理过程。通过加入时间维度或进行多光谱成像,可以获得更丰富的组织信息,实现对目标形态结构和功能成分的定性和定量分析。对4维(3维和时间或3维和光谱)、5维(3维和时间、光谱)光声成像技术及光声光谱解混技术的研究进展进行了综述,预测临床应用前景并总结出目前存在的问题,展望了未来可能的发展方向。 展开更多
关键词 生物光学 光声成像 高维成像 光声光谱成像 光谱解混
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