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SCBT-index:基于谱编码的子图索引算法 被引量：1
1
作者 施炜杰 董一鸿 +2 位作者 钱江波 陈华辉 辛宇 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期110-117,共8页
随着图模型规模的扩大,单机算法难以适应大规模数据集下的子图查询.而现有的分布式算法基于无索引的简单遍历,join过程容易出现内存溢出,而且查询图分布异常时易出现负载不均衡.提出了一种基于谱编码的二叉索引树(SCBT-index),首先对数... 随着图模型规模的扩大,单机算法难以适应大规模数据集下的子图查询.而现有的分布式算法基于无索引的简单遍历,join过程容易出现内存溢出,而且查询图分布异常时易出现负载不均衡.提出了一种基于谱编码的二叉索引树(SCBT-index),首先对数据图中的顶点谱编码,根据编码信息构建二叉索引树.然后对查询图使用最小查询计划进行分解,最后join过程使用3个剪枝策略:基于拓扑结构的预剪枝、序列化join和基于分布式下的join优化.实验结果表明,SCBT-index在图集下的综合性能优于现有主流算法,单图下的查询时间为现有算法的1/2到1/4. 展开更多
关键词 谱编码 GINI系数 子图查询 子图索引
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基于地物时空关系的水浮莲遥感监测方法 被引量：2
2
作者 郑泳 冯明薇 +3 位作者 蔡季宏 罗澍然 秦雁 陈逸敏 《中山大学学报(自然科学版)(中英文)》 北大核心 2025年第3期74-82,共9页
水浮莲泛滥会对区域水安全和水生态造成严重危害,及时、精准地监测水浮莲分布状况是水浮莲治理的基础。为提升水浮莲遥感监测的效率、精度和适用性,本研究提出了一种基于地物时空关系的水浮莲遥感监测方法。该方法在提取植被范围的基础... 水浮莲泛滥会对区域水安全和水生态造成严重危害,及时、精准地监测水浮莲分布状况是水浮莲治理的基础。为提升水浮莲遥感监测的效率、精度和适用性,本研究提出了一种基于地物时空关系的水浮莲遥感监测方法。该方法在提取植被范围的基础上,通过计算并比较长时序光学遥感影像中植被和水体光谱指数的关系变化排除陆生植被影响,从而实现水浮莲像元的快速提取。本研究以广东省鉴江流域为研究区验证该方法的有效性,并分析了2022年流域片区的水浮莲分布特征。结果表明,该方法对水浮莲识别效果较好,准确率和召回率分别达到92.9%和86.7%。2022年3~5月期间鉴江流域主要河道存在多处水浮莲高密度聚集区,水浮莲面积总体呈先增大后减小的趋势。本方法可为大面积水浮莲的准确监测和精准防治提供技术支撑。 展开更多
关键词 水浮莲 遥感监测 光谱指数 SENTINEL
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基于机器学习的油茶叶片钾含量估算模型构建 被引量：2
3
作者 唐雪海 燕李鹏 +4 位作者 傅根深 匡帆 窦敏 黄庆丰 欧强新 《中国油料作物学报》 北大核心 2025年第2期488-501,共14页
为实现大面积油茶林生长遥感监测,构建适用于长林系列油茶钾含量估算模型,利用高光谱进行叶片钾(LKC)无损监测,探明油茶叶片钾含量与冠层光谱的响应关系。使用多元散射校正和Savitzky-Golay卷积一阶求导(SGFD)对长林系列油茶的冠层光谱... 为实现大面积油茶林生长遥感监测,构建适用于长林系列油茶钾含量估算模型,利用高光谱进行叶片钾(LKC)无损监测,探明油茶叶片钾含量与冠层光谱的响应关系。使用多元散射校正和Savitzky-Golay卷积一阶求导(SGFD)对长林系列油茶的冠层光谱进行预处理,建立多波段光谱指数组合,构建LKC最优估算模型。结果表明:LKC与原始光谱的响应在绿光和红光波段敏感区间的光谱反射率与叶片钾含量为负相关,反映养分含量变化对光合色素的整体影响;预处理效果上,SGFD整体优于多元散射校正,预处理与光谱指数的组合效果会随光谱维度的增加发生变化,冠层尺度下LKC与光谱特征的绝对值最大相关系数为0.62;混合变量选择策略VCPA-IRIV(变量组合集群分析VCPA和迭代保留信息变量IRIV的组合)对光谱变换特征具有99%以上的变量空间压缩率,有效提升了估算模型精度,经多元散射校正和SGFD预处理后的保留变量数增加,其中两波段和三波段光谱指数在入选波长组合位置上具有强弱光谱信号结合的特点。最适LKC模型是SGFD-NDSI-BPNN,R_(P)^(2)=0.84,RMSEP=0.35 g/kg,RPD=2.56。本文构建的长林系列油茶林LKC估算模型,可为大面积油茶林生长的遥感监测提供依据。 展开更多
关键词 油茶 叶片钾含量 光谱指数 多元散射校正 Savitzky-Golay卷积一阶求导 养分监测
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基于敏感变量筛选的多光谱土壤含水率反演模型研究 被引量：1
4
作者 杨文举 李奋华 +2 位作者 康德奎 段威成 赵文举 《节水灌溉》 北大核心 2025年第6期45-54,共10页
土壤含水率是农田生态系统敏感性的重要表征,为提高近地遥感土壤含水率反演效率和精度,基于无人机多光谱影像数据,提取覆膜耕地、苜蓿和小麦3种地物特征的光谱反射率,通过覆膜干扰消除技术和红边波段特征重构方法优化光谱信息质量。采... 土壤含水率是农田生态系统敏感性的重要表征,为提高近地遥感土壤含水率反演效率和精度,基于无人机多光谱影像数据,提取覆膜耕地、苜蓿和小麦3种地物特征的光谱反射率,通过覆膜干扰消除技术和红边波段特征重构方法优化光谱信息质量。采用变量投影重要性分析(Variable importance in projection,VIP)、灰色关联度分析(Gray relational analysis,GRA)与皮尔逊(Pearson)相关性分析,对5类光谱反射率特征及18个光谱指数进行敏感性评估。在此基础上,分别构建基于反向传播神经网络(BPNN)、支持向量回归(SVR)和随机森林(RF)算法的多场景土壤水分反演框架,通过模型对比验证揭示不同地物覆盖条件下的最优反演机制。结果表明,剔除覆膜背景对模型反演结果有所提升,VIP和GRA筛选后的模型精度明显优于Pearson相关性分析,反演结果波动较小,且敏感变量组反演结果优于全变量组反演结果;在3块样地中,覆膜耕地的BPNN算法相较于SVR和RF算法,展现出更优的非线性解析能力及模型结构稳定性,验证集决定系数R_(v)^(2)达到0.8以上,其结果能较真实反馈土壤含水率,SVR算法则更适用苜蓿、小麦此类植被覆盖度较高的土壤含水率反演;3种样地基于GRA筛选的土壤含水率反演模型精度最高,覆膜耕地GRA-BPNN验证集R_(v)^(2)为0.801、RMSE_(v)为1.25%、MAE_(v)为0.933%,苜蓿样地GRA-SVR验证集R_(v)^(2)达0.799、RMSE_(v)为1.389%、MAE_(v)为1.181%,小麦覆盖地反演结果验证集R_(v)^(2)为0.837、RMSE_(v)为0.711%、MAE_(v)为0.538%。 展开更多
关键词 无人机多光谱 土壤含水率 光谱指数 变量筛选 反演模型
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基于光谱指数的蜜柚叶片镁素含量多种估算模型比较研究
5
作者 栗方亮 孔庆波 张青 《果树学报》 北大核心 2025年第9期2192-2203,共12页
【目的】镁(Mg)素作为植物体内重要中量元素之一,对蜜柚生长非常重要,基于光谱指数构建蜜柚叶片Mg元素含量估测模型,能够为叶片Mg素含量的快速无损诊断提供新方法。【方法】对蜜柚叶片原始及一阶导数光谱特征波段和光谱特征指数加以分... 【目的】镁(Mg)素作为植物体内重要中量元素之一,对蜜柚生长非常重要,基于光谱指数构建蜜柚叶片Mg元素含量估测模型,能够为叶片Mg素含量的快速无损诊断提供新方法。【方法】对蜜柚叶片原始及一阶导数光谱特征波段和光谱特征指数加以分析提取,据此建立叶片Mg素含量估算的多模型,包括光谱指数单变量模型、偏最小二乘(PLS)、反向传播神经网络(BPNN)、随机森林(RF)和支持向量机(SVM)等多元模型,并通过模型精度评价和比较分析,最终确定最优的蜜柚叶片Mg素含量光谱估算模型。【结果】蜜柚叶片原始光谱与Mg素含量虽呈负相关但不显著,而一阶导数光谱与Mg素含量有多波长达到显著正或负相关。以单个光谱指数RSI′_(880,900)、NDSI′_(720,900)、NDSI′_(730,900)、NDSI′_(850,900)、RSI′_(720,900)、DSI′_(360,900)、RSI′_(730,900)估测蜜柚叶片Mg素含量,各估测模型决定系数R^(2)为0.37~0.44,可见单个光谱指数估测效果不佳。因此挑选相关性相对理想的指数来建立PLS、BPNN、RF和SVM估算模型,这些模型对叶片Mg素含量估算的R^(2)依次为0.64、0.65、0.85和0.72,均方根误差(RMSE)依次为0.44、0.41、0.37和0.39。验证模型R^(2)依次为0.61、0.66、0.89和0.70,RMSE依次为0.48、0.46、0.34和0.43,其估算模型精确程度为RF>SVM>BPNN>PLS。【结论】对比4种光谱模型对蜜柚叶片Mg素含量的估算效果,RF模型在综合精度验证中优于PLS、BPNN和SVM模型。该结果为基于光谱技术的蜜柚叶片Mg素含量快速无损估测提供了可靠理论基础。 展开更多
关键词 蜜柚 镁素 高光谱 光谱指数 估算模型
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基于变量优选与机器学习的农田CO_(2)排放通量反演模型研究
6
作者 赵文举 丁磊 +3 位作者 俞海英 马宏 曾凯 杨鹏涛 《农业机械学报》 北大核心 2025年第8期398-410,共13页
为准确获取农田CO_(2)排放通量和精准监测温室气体排放,采集CO_(2)实测数据,基于光谱影像数据,提取各采样点光谱反射率,在此基础上引入红边波段改进光谱指数,利用变量投影重要性分析(Variable importance in projection,VIP)、皮尔逊相... 为准确获取农田CO_(2)排放通量和精准监测温室气体排放,采集CO_(2)实测数据,基于光谱影像数据,提取各采样点光谱反射率,在此基础上引入红边波段改进光谱指数,利用变量投影重要性分析(Variable importance in projection,VIP)、皮尔逊相关系数法(Pearson correlation coefficient,PCC)以及灰色关联度分析法(Grey relational analysis,GRA)优选出的特征变量作为模型输入组,基于轻量级梯度提升机(Light gradient boosting machine,LightGBM)、反向传播神经网络(Back-propagation neural network,BPNN)和随机森林(Random forest,RF)机器学习算法,构建36个番茄农田不同生育期CO_(2)排放通量反演模型。结果表明:PCC-GRA变量优选方法构建的模型精度优于VIP和PCC法构建的模型,LightGBM的反演效果整体优于BPNN和RF模型,反演结果能真实反映番茄农田不同生育期CO_(2)排放通量。对比各生育期不同模型反演精度,LightGBM在生长期、开花坐果期、成熟期的反演效果优于其他模型,验证集决定系数R_(p)^(2)分别为0.741、0.818、0.779,均方根误差RMSE_(p)分别为0.035、0.040、0.229 mg/(m^(2)·h),平均绝对误差MAE_(p)分别为0.028、0.034、0.022 mg/(m^(2)·h),其中开花坐果期反演精度表现最优。在果实膨大期,RF反演效果优于其他模型,R_(p)^(2)为0.767,RMSEp为0.031 mg/(m^(2)·h),MAEp为0.360 mg/(m^(2)·h),且基于最佳反演模型PCC-GRA-LightGBM得到的全生育期CO_(2)排放通量动态变化曲线可较为真实地反映研究区CO_(2)排放通量变化特征。研究结果可为农田CO_(2)排放通量的精细化监测与估算提供理论依据。 展开更多
关键词 农田CO_(2)排放通量 光谱指数 变量优选 LightGBM 反演模型
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基于特征选择与机器学习的富硒茶叶硒含量高光谱估测
7
作者 文竹 郭松 +1 位作者 舒田 赵龙才 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第9期2590-2596,共7页
硒元素是富硒茶体内的重要养分指标之一,其含量决定了富硒茶的经济和营养价值。高光谱遥感反演技术具有无损、实时和快速监测的特点,以贵州省开阳县南贡河茶园富硒茶硒含量和相应冠层非成像高光谱数据作为源数据,采用Savitzky-Golay二... 硒元素是富硒茶体内的重要养分指标之一,其含量决定了富硒茶的经济和营养价值。高光谱遥感反演技术具有无损、实时和快速监测的特点,以贵州省开阳县南贡河茶园富硒茶硒含量和相应冠层非成像高光谱数据作为源数据,采用Savitzky-Golay二阶平滑滤波预处理原始光谱并基于一阶导数变换以及连续统去除变换挖掘原始光谱数据潜力,利用波段穷举组合以及多种特征选择算法获取建模自变量,通过不同算法构建多个茶叶硒含量反演模型。结果表明:(1)光谱变换与光谱指数的结合可增强原始光谱反演茶叶硒含量的能力。(2)SPA总体优于UVE;连续统去除变换光谱优于原始光谱和一阶导数光谱。(3)多因素模型精度优于单因素模型,多因素模型中ELMR性能最佳;所有模型中连续统去除光谱下的SPA-ELMR模型精度最高,该模型建模决定系数(R2)及归一化均方根误差(nRMSE)分别为0.689、18.869%,相应验证R^(2)与nRMSE分别为0.627、20.429%。探讨了特定生育期下茶叶硒含量与其冠层高光谱反射率的响应关系,构建了精度适宜的茶叶硒含量单因素反演模型及多因素反演模型,为茶叶硒含量的快速、无损监测提供了理论基础,也为茶园的数字化建设提供了一定技术支持。 展开更多
关键词 富硒茶 光谱指数 特征选择 机器学习 反演模型
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基于光谱指数的采煤拉张裂隙区土壤有机质含量估测
8
作者 郭辉 韩紫薇 吴斗庆 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第9期2569-2577,共9页
煤炭大规模高强度开采致使地表产生裂隙,裂隙破坏土壤结构,影响土壤质量与生长力。为对采煤拉张裂隙区土壤有机质(SOM)含量快速估测,以淮北市朱庄煤矿3522工作面采煤拉张裂隙区为研究区,采集了裂隙区土壤样本,并测定了土壤样本光谱与有... 煤炭大规模高强度开采致使地表产生裂隙,裂隙破坏土壤结构,影响土壤质量与生长力。为对采煤拉张裂隙区土壤有机质(SOM)含量快速估测,以淮北市朱庄煤矿3522工作面采煤拉张裂隙区为研究区,采集了裂隙区土壤样本,并测定了土壤样本光谱与有机质含量。对原始光谱进行倒数之对数(LR)、一阶导数(FD)和连续统去除(CR)等3种光谱变换后,通过计算光谱中任意两个波段组合的差值指数、比值指数和归一化指数,应用皮尔逊相关系数(PCC)结合最大相关最小冗余算法(mRMR)分别提取一维光谱波段和二维光谱指数,最后基于偏最小二乘(PLSR)和极端梯度提升(XGBoost)等两种算法,构建了裂隙区SOM估测模型,并对模型精度进行检验和评价。实验结果表明:(1)高强度采煤导致地表裂隙产生,加速了土壤中SOM、细小土壤颗粒流失,研究区SOM变异系数达61.32%;(2)无论是一维光谱波段还是光谱指数,FD预处理光谱的模型精度最优;(3)对比一维光谱波段,差值指数(DI)、比值指数(RI)和归一化指数(NDI)与SOM相关性更优,FD-DI指数相关性最高,其最大相关系数为0.88;(4)使用PCC结合mRMR算法筛选光谱波段及光谱指数,减少输入变量数量的同时保持了模型性能,基于XGBoost的模型精度优于PLSR模型,其中FD-NDI-XGBoost模型精度最佳,其R^(2)、RMSE和RPD分别为0.83、0.49 mg·kg^(-1)和2.44。实验研究结果可为采煤拉张裂隙区土壤有机质的高光谱估测提供一定的技术参考。 展开更多
关键词 土壤有机质 采煤拉张裂隙 光谱指数 高光谱遥感 土壤质量
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发光塑料光谱调控的计算机模拟与分析 被引量：1
9
作者 邢晓莉 王德涛 《合成树脂及塑料》 北大核心 2025年第1期64-68,共5页
以青粉用量和半波宽为变量,光通量、显色指数、色温等光色参数为评价指标,采用计算机模拟技术对青粉调控的发光塑料光谱进行了研究。结果表明:随着青粉用量的增加,光通量降低,最高降幅达54%,显色指数则先升高后降低,在青粉用量为7%(w)... 以青粉用量和半波宽为变量,光通量、显色指数、色温等光色参数为评价指标,采用计算机模拟技术对青粉调控的发光塑料光谱进行了研究。结果表明:随着青粉用量的增加,光通量降低,最高降幅达54%,显色指数则先升高后降低,在青粉用量为7%(w)时具有最优值(94.33);未掺杂青粉时,蓝光强度非常大,色温为8913 K,青粉用量为11%(w)时,色温为3571 K,色坐标则表现出线性关系;光通量随着半波宽的变化幅度较小,半波宽为5.0 nm时,光通量为33.58 lm,半波宽增加到15.0 nm时,光通量为34.15 lm,增幅仅为2%,色温变化最大值仅为247 K,显色指数在半波宽12.5 nm时具有最优值(94.33);青粉用量为7%(w),半波宽为12.5 nm时,显色指数为94.33,色温为4078K,色坐标为(0.3865,0.3839)。 展开更多
关键词 发光塑料 计算机模拟 光谱调控 光通量 显色指数 色温
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基于分数阶微分和无人机高光谱指数优选的油菜产量预测
10
作者 马瑜蔓 段博 +7 位作者 徐宾灿 邹冉 石宇辰 余强毅 史云 陆苗 吴文斌 宋茜 《农业工程学报》 北大核心 2025年第10期166-175,共10页
准确、及时地预测油菜产量对保障国家粮油安全具有重要意义。无人机高光谱技术通过获取油菜大量连续窄波段信息,能够精确表征其生理和生化特征,为预测油菜产量提供更精准的数据支持。该研究通过无人机平台获取油菜花期高光谱影像,基于... 准确、及时地预测油菜产量对保障国家粮油安全具有重要意义。无人机高光谱技术通过获取油菜大量连续窄波段信息,能够精确表征其生理和生化特征,为预测油菜产量提供更精准的数据支持。该研究通过无人机平台获取油菜花期高光谱影像,基于分数阶微分(fractional-order differentiation,FOD)和优选的多维光谱指数,构建油菜产量预测模型,评估优选光谱指数在油菜产量预测中的有效性。首先,对油菜冠层的高光谱数据进行分数阶微分处理,并基于不同阶数的处理结果计算二维(two-dimensional,2D)和三维(three-dimensional,3D)光谱指数;其次,通过对各光谱指数与实际产量数据进行相关性分析,筛选出对产量预测敏感的光谱指数;最后,利用支持向量回归算法,构建基于分数阶微分光谱指数的油菜产量预测模型,并评估不同分数阶微分光谱指数组合对产量预测精度的影响。结果表明,FOD处理突出了细微的光谱特征,有效挖掘了潜在有效的油菜光谱信息。该研究构建的3种3D光谱指数与产量的相关系数均超过0.77,显著高于2D光谱指数。基于FOD的2D光谱指数的最高相关性出现在1.8阶,相关系数为0.868。3D光谱指数的最高相关性出现在1.6阶,相关系数为0.887。基于3D光谱指数构建的产量预测模型精度表现优于2D光谱指数。3D指数R2集中在0.880~0.897,2D指数R^(2)集中在0.624~0.896之间。基于分数阶微分和光谱指数优选方法构建的油菜产量预测模型为油菜产量预测提供了参考。 展开更多
关键词 油菜 产量 高光谱影像 分数阶微分 无人机 光谱指数
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多模式选择的OFDM索引调制传输方案
11
作者 郭漪 朱煜晨 +2 位作者 王翊卿 刘刚 付少忠 《通信学报》 北大核心 2025年第1期23-34,共12页
针对基于索引调制的正交频分复用(OFDM-IM)技术在索引信息受限于载波激活模式数量和单一信号星座模式的问题,提出一种多模式选择的OFDM索引调制传输方案。该方案通过设计可区分的信号星座,使得模式组内和模式组间相邻星座点之间的欧氏... 针对基于索引调制的正交频分复用(OFDM-IM)技术在索引信息受限于载波激活模式数量和单一信号星座模式的问题,提出一种多模式选择的OFDM索引调制传输方案。该方案通过设计可区分的信号星座,使得模式组内和模式组间相邻星座点之间的欧氏距离相等,从而提升误码率。此外,通过在多模式选择索引调制的索引信息中引入全子载波激活模式,显著提升系统的频谱效率。同时,由于所提方案的子载波激活模式与二进制数字相匹配,系统能够采用低复杂度的对数似然比检测算法,并保持良好的误码率性能。理论分析与仿真结果表明,在加性白高斯噪声信道和瑞利衰落信道下,相较于OFDM-IM、OFDM-SSIM和MMS-OFDM-IM传输方案,所提方案有效提升了频谱效率且保持了良好的误码率。 展开更多
关键词 多模式选择 索引调制 正交频分复用 频谱效率 误码率
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基于多包络方法的3D双模OFDM-IM调制及其性能分析
12
作者 郭漪 华朱昊 +1 位作者 刘刚 付少忠 《通信学报》 北大核心 2025年第5期159-166,共8页
针对当前高维OFDM索引调制系统误码率较高、抗干扰能力有限的问题,提出了一种基于多包络三维星座调制的双模正交频分复用索引调制(3D-DM-OFDM-IM)方案。该方案采用多个球体包络内接正多面体的方法来设计3D星座图,相比现有3D星座映射方案... 针对当前高维OFDM索引调制系统误码率较高、抗干扰能力有限的问题,提出了一种基于多包络三维星座调制的双模正交频分复用索引调制(3D-DM-OFDM-IM)方案。该方案采用多个球体包络内接正多面体的方法来设计3D星座图,相比现有3D星座映射方案,增大了星座点间的最小欧氏距离。仿真结果表明,在保证频谱效率相同的条件下,无论是低阶调制还是高阶调制,所提方案相比现有3D双模OFDM-IM调制方案,都具有更好的误码率性能和更低的峰均比。 展开更多
关键词 三维星座 索引调制 正交频分复用 频谱效率 误码率
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高动态场景下双模辅助索引调制的正交线性调频分复用系统
13
作者 宁晓燕 唐子涵 +1 位作者 尹巧灵 王诗涵 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第11期4211-4219,共9页
基于索引调制的正交线性调频分复用系统(OCDM-IM)要求部分子载波保持静默状态,这一方面削弱了正交线性调频分复用系统(OCDM)的时频扩展增益,导致OCDM-IM系统在高动态场景下受多普勒频移的影响仍然较为严重;另一方面,静默的子载波不携带... 基于索引调制的正交线性调频分复用系统(OCDM-IM)要求部分子载波保持静默状态,这一方面削弱了正交线性调频分复用系统(OCDM)的时频扩展增益,导致OCDM-IM系统在高动态场景下受多普勒频移的影响仍然较为严重;另一方面,静默的子载波不携带传输信息,造成了吞吐量的损失。针对以上问题,该文提出一种新型的双模辅助索引调制的OCDM通信系统架构(DM-OCDM-IM)。该系统在OCDM系统的基础上,引入双模索引映射方案,拓展调制维度,既保留了OCDM系统在高动态场景下时频二维扩展抗干扰能力的核心优势,又实现了低阶星座调制下的高频谱效率。为了降低接收端复杂度,提出利用离散菲涅尔变换(DFnT)的特征分解来简化DM-OCDM-IM系统数字信号处理的接收算法。仿真结果表明,与现有的双模辅助索引调制的OFDM系统(DMOFDM-IM)相比,所提的DM-OCDM-IM系统具有更强的抗多径衰落和抗多普勒频移的能力;与OCDM-IM系统相比,所提的DM-OCDM-IM系统提高了频谱效率的同时,仍然具有更强的抗衰落能力。 展开更多
关键词 正交线性调频分复用 索引调制 双模调制 频谱效率
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矿区地质资料模拟铅污染环境下LDI诊断玉米敏感光谱区间
14
作者 张超 杨可明 +2 位作者 商云涛 牛颖超 夏天 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第6期1752-1758,共7页
为有效获取重金属铅污染下,玉米叶片有效光谱响应子区间,支撑农作物重金属监测,利用高光谱遥感为核心技术,通过设置玉米盆栽实验,以重金属铅污染下的玉米为实验对象,选用SVC地物光谱仪采集一套完整的玉米叶片高光谱遥感数据集。基于改... 为有效获取重金属铅污染下,玉米叶片有效光谱响应子区间,支撑农作物重金属监测,利用高光谱遥感为核心技术,通过设置玉米盆栽实验,以重金属铅污染下的玉米为实验对象,选用SVC地物光谱仪采集一套完整的玉米叶片高光谱遥感数据集。基于改进红边归一化指数,设计了一种铅探测指数(LDI),获取了重金属铅污染下玉米叶片有效光谱响应子区间。首先,将训练集玉米原始反射率光谱数据选用Daubechies小波系中的Db5小波进行去噪,得到小波分解的第5层高频组分d5分量。然后,将玉米叶片350~2 500 nm整个光谱区间划分11个子波段区间,利用每个子波段区间中间波长对应的d5小波系数值建立LDI。其次,利用相关性指标皮尔逊相关系数r,将LDI与三种常规光谱指数(PRI, MTCI, mSR)进行对比,训练集数据得到的重金属铅污染下玉米叶片有效光谱响应子区间分别为紫谷、绿峰、近红外平台和近边,皮尔逊相关系数绝对值均大于0.9,分别为0.911 0、 0.915 5、 0.905 1和0.907 6,而与其对比的三种常规的光谱指数与叶片中重金属铅含量的皮尔逊相关系数绝对值均小于0.9, LDI有效性高。最后,利用验证集数据同样得到重金属铅污染下玉米叶片有效光谱响应子区间分别为紫谷、绿峰、近红外平台和近边,皮尔逊相关系数绝对值均大于0.9,验证集一和验证集二的皮尔逊相关系数r分别为-0.999 9、-0.973 0、 0.914 2、 0.905 7和-0.999 9、 0.911 7、-0.914 6、 0.910 3,而与其对比的三种常规的光谱指数与叶片中重金属铅含量的皮尔逊相关系数绝对值均小于0.9。结果表明,在重金属铅污染下,玉米叶片有效光谱响应子区间为紫谷、绿峰、近红外平台和近边四个子波段区间。研究结果可为其他农作物重金属污染监测提供技术支撑。 展开更多
关键词 玉米叶片 高光谱遥感 铅污染 光谱指数 农作物
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热带亚热带植被覆盖区的光学遥感云检测提取方法
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作者 黄飞 王萧琼 +6 位作者 聂冠瑞 颜军 李先怡 田家 朱翠翠 李前景 田庆久 《自然资源遥感》 北大核心 2025年第4期58-67,共10页
热带亚热带植被覆盖地区的光学卫星遥感影像往往受到云影响,导致地物遥感信息缺失,如何有效地进行云检测、云物分类和云覆盖信息提取,仍然是遥感领域研究的热点和难点。国产卫星许多光学相机缺少目前主流云检测算法中的短波红外和热红... 热带亚热带植被覆盖地区的光学卫星遥感影像往往受到云影响,导致地物遥感信息缺失,如何有效地进行云检测、云物分类和云覆盖信息提取,仍然是遥感领域研究的热点和难点。国产卫星许多光学相机缺少目前主流云检测算法中的短波红外和热红外谱段,极大程度地降低了数据云去除的可用性。基于此,该文提出了一种仅利用可见光-近红外(400~1000 nm)范围的几个谱段来实现云覆盖空间分布监测的算法。基于珠海一号卫星高光谱遥感影像,结合归一化水体指数(normalized difference water index,NDWI)和归一化植被指数(normalized difference vegetation index,NDVI)的光谱指数构建特征空间散点图,进行云/物分类和云检测,并提取混合像元中云、水和植被各组分覆盖信息。结果表明,相较于常规云检测的光谱指数阈值法,该文提出的基于NDWI-NDVI特征空间的云检测算法有更好的云/水分离能力,可以抑制阴影对云覆盖影响,精确描绘云覆盖空间分布特征,且简便易行,这为进一步发展国产光学卫星遥感数据云检测、云/水分离和云覆盖信息提取算法拓展了新的研究思路和技术途径。 展开更多
关键词 光谱指数 高光谱遥感 云检测 特征空间 热带亚热带 珠海一号卫星
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潮汐作用下海岸带水体溶解性有机质的光学特征变化
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作者 马凯歌 龚绪龙 +5 位作者 梁莹 姜雪 刘源 邰晋 刘晨 马瑞 《安全与环境工程》 北大核心 2025年第3期289-299,共11页
海岸带处于陆地环境向海洋环境的过渡区域,是各类元素和营养物质生物地球化学循环的关键区域。水体中溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM)是一种由不同来源物质组成的复杂混合物。河水、海水和地下水之间的密集交换影响了多种... 海岸带处于陆地环境向海洋环境的过渡区域,是各类元素和营养物质生物地球化学循环的关键区域。水体中溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM)是一种由不同来源物质组成的复杂混合物。河水、海水和地下水之间的密集交换影响了多种物理化学和生物反应,这些过程改变了DOM的浓度、化学成分和分子结构等,对滨海蓝碳的存储有显著影响。为研究陆源DOM输入对沿海水体中DOM光谱特征变化的影响,对海州湾沿岸地区的河水、地下水和海水进行了广泛采样,并在秦山岛栈桥对海水进行了2个完整潮汐周期的连续监测和采样,结合三维荧光光谱和紫外-可见光光谱,查明了潮汐作用下近岸海水中DOM的组分和光谱特征变化。主要结果如下:①与地表水体相比,盐沼湿地地下水中有机质含量更高,DOM的芳香性和腐殖化程度也更高;②随涨落潮连续监测点水体中DOM的光学特征与组分占比之间呈现出显著的相关关系;③涨落潮期间,各类水体之间的水文交换是控制近岸海水中DOM光学特征变化的主要因素。该研究可为海岸地区潮汐驱动下水体中DOM的环境行为预测提供理论支撑。 展开更多
关键词 溶解性有机质 潮汐动态 光谱指数 滨海湿地
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基于GF-5高光谱影像的滇中高原灌区土壤有机碳含量反演研究
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作者 严正飞 杨明龙 +3 位作者 唐秀娟 夏永华 杨赈 李万涛 《南方农业学报》 北大核心 2025年第1期124-134,共11页
【目的】基于GF-5高光谱影像构建针对滇中高原灌区土壤有机碳(SOC)含量反演模型,为后续开展滇中高原灌区SOC含量反演研究提供参考依据。【方法】选取云南省楚雄州姚安县为研究区,以GF-5高光谱影像为基础数据源,筛选出与SOC含量相关性较... 【目的】基于GF-5高光谱影像构建针对滇中高原灌区土壤有机碳(SOC)含量反演模型,为后续开展滇中高原灌区SOC含量反演研究提供参考依据。【方法】选取云南省楚雄州姚安县为研究区,以GF-5高光谱影像为基础数据源,筛选出与SOC含量相关性较高的预处理方法并构建光谱指数,基于连续投影算法(SPA)和竞争性自适应重加权算法(CARS)筛选特征波段组合,以筛选的特征波段、光谱指数、地形因子及Sentinel-1后向散射系数为辅助变量进行组合,结合实地采样的SOC含量数据,运用XGBoost模型进行SOC含量反演。【结果】在21种数据预处理方法中以AM-Normalize的预处理效果最优,与实测SOC含量的相关系数为0.7544;其次是SG-FD、SD和FD的预处理效果,与实测SOC含量的相关系数分别为0.6791、0.6671和0.6202。SPA筛选的波段反演效果最优,其决定系数(R^(2))较CARS和全波段数据分别提升了0.0739和0.1524,均方根误差(RMSE)分别降低了0.9279和1.2793。引入地形因子的变量模型G2,其R^(2)较变量模型G1(特征波段+光谱指数)提升了0.0398,RMSE降低了0.1685;进一步加入Sentinel-1后向散射系数,变量模型G3的R^(2)较变量模型G2提升了0.0255,RMSE降低了0.1385。基于GF-5高光谱影像的SOC含量反演结果显示,滇中高原姚安灌区的SOC含量范围为9.8443~29.2514 g/kg,平均为19.4447 g/kg,与土壤样本SOC含量实测值的范围(10.47~30.11 g/kg)及平均值(20.6307 g/kg)较接近。【结论】基于GF-5高光谱影像构建的XGBoost模型,经AM-Normalize预处理降低噪声干扰、SPA筛选特征波段及引入光谱指数、地形因子和Sentinel-1后向散射系数后,能有效提升SOC含量反演的精度和适用性,为滇中高原地区SOC含量预测提供技术支撑。 展开更多
关键词 土壤有机碳(SOC) GF-5高光谱影像 光谱指数 XGBoost模型 滇中高原
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一种基于光谱局部趋势的谱线自适应度量方法
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作者 王玉鹏 蔡江辉 +3 位作者 杨海峰 周立婵 史晨辉 李砚峰 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第8期2259-2265,共7页
Lick线指数是一种衡量谱线强度的重要指标。目前计算Lick线指数的方法中谱线轮廓的波长范围是通过对固定区间求取均值来实现的,这种方法获取的轮廓范围难以准确反映单条光谱谱线的实际强弱,从而影响Lick线指数的准确性与可靠性。为此,... Lick线指数是一种衡量谱线强度的重要指标。目前计算Lick线指数的方法中谱线轮廓的波长范围是通过对固定区间求取均值来实现的,这种方法获取的轮廓范围难以准确反映单条光谱谱线的实际强弱,从而影响Lick线指数的准确性与可靠性。为此,本文介绍了一种基于光谱局部趋势特征的谱线强度自适应度量方法。首先,根据谱线的特征定义一个边界因子n,用于限定谱线轮廓的极限范围。其次,计算谱线线芯波长左右两侧的斜率以捕捉趋势信息,根据趋势增减性的变化,分别获取两侧距离线芯波长最近的n个流量峰(或谷)值。随后,选取其中的最大(小)流量值及对应波长作为谱线轮廓的边界点。最后,基于此边界点使用等值宽度(EW)或星等(Mag)公式分别计算线指数值,以此数值来度量谱线特征的强弱。通过对F、G与K型恒星光谱中的Ca4227,Hβ,Mgb及Hα吸收线的强弱进行度量,分别从三个角度对比分析了自适应度量方法与固定区间度量方法的差异。首先,自适应方法获取的Adaptive EW值与固定区间法获取的EW值的二维散点分布图显示,绝大部分数据点呈现一定聚集趋势,但并非完全沿对角线分布,表明两种方法均具有一定的稳定性,但在计算结果上存在系统性差异。其次,两者的统计结果显示Adaptive EW的均值与标准差均高于EW的,说明自适应方法在捕获光谱细节变化方面更为敏感,能够捕捉到因恒星个体差异、观测条件波动等因素引起的谱线变化,进而更真实地反映谱线强弱。最后,通过人眼检测两种方法获取的谱线轮廓范围表明,自适应方法能够根据谱线的实际情况,动态调整边界点的位置,从而更准确地确定谱线的轮廓范围。因此,自适应获取谱线轮廓范围的方法为度量个例谱线强弱提供了一种有效途径。 展开更多
关键词 光谱分析 Lick线指数 斜率
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利用Sentinel-2光谱指数和改进的单类随机森林的塑料大棚提取方法
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作者 肖明珠 李培军 《自然资源遥感》 北大核心 2025年第4期40-47,共8页
塑料大棚在现代农业中得到广泛应用,但其使用也带来了一些生态环境问题。利用遥感数据能够有效进行大范围的塑料大棚提取与识别,但现有的研究常采用分类法或光谱指数法提取塑料大棚,缺乏对2种方法的结合与对比分析。因此,该文提出一种... 塑料大棚在现代农业中得到广泛应用,但其使用也带来了一些生态环境问题。利用遥感数据能够有效进行大范围的塑料大棚提取与识别,但现有的研究常采用分类法或光谱指数法提取塑料大棚,缺乏对2种方法的结合与对比分析。因此,该文提出一种利用多个Sentinel-2光谱指数结合单类分类方法(即改进的单类随机森林)的塑料大棚提取方法。该方法将6种塑料大棚光谱指数作为特征,使用改进的单类随机森林方法提取塑料大棚,并与该文提出的方法进行对比,以验证该方法的有效性。结果表明:该方法在4个季节图像的提取结果的总体精度(overall accuracy,OA)均在97%以上,Kappa系数高于0.82,F1高于0.84,均高于6个指数的提取精度。同时,该文方法在不同季节提取的OA差异在1%以内,Kappa系数与F1分数的差异在0.1以内,季节稳定性强,均优于单独使用光谱指数的塑料大棚提取结果。研究可为准确监测塑料大棚空间分布提供科学依据和参考意见。 展开更多
关键词 塑料大棚 光谱指数 单类随机森林
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城市公园景观水体上覆水溶解性有机质荧光光谱特征
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作者 史传奇 李艳 +2 位作者 魏丹 陈曦 李子为 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第3期894-900,共7页
上覆水是水体与大气的交界面,其水质是公园景观水体环境质量评价的重要指标。本研究采集哈尔滨市8处城市公园景观水体上覆水,应用三维荧光光谱-平行因子分析方法,检测溶解性有机质(DOM)荧光光谱,分析DOM的来源和组成特征,以及荧光光谱... 上覆水是水体与大气的交界面,其水质是公园景观水体环境质量评价的重要指标。本研究采集哈尔滨市8处城市公园景观水体上覆水,应用三维荧光光谱-平行因子分析方法,检测溶解性有机质(DOM)荧光光谱,分析DOM的来源和组成特征,以及荧光光谱指数、组分荧光强度与理化指标的相关性,为城市公园景观水体环境质量评价及污染防治提供参考依据。研究结果表明:DOM荧光指数(FI)范围为1.71~1.98,平均值为1.85,其来源兼具外生源与自生源特征;生物指数(BI)在0.97~1.34范围之间,平均值为1.09,新鲜度指数(β/α)范围为0.91~1.19,平均值为1.01,DOM组成的新生自生源特征性强;腐殖化指数(HI)在0.86~4.26范围内,平均值为2.43,腐殖化程度弱。水体样品DOM中共识别出5种荧光组分:类富里酸(紫外类富里酸组分C1、可见类富里酸组分C2)、类蛋白质(类色氨酸组分C3、类酪氨酸组分C5)和类胡敏酸组分(C4),类腐殖质(C1、C2和C4)相对浓度高于类蛋白质。3种类腐殖质间具有显著(p<0.01)正相关性,且均与C5成显著(p<0.01)负相关,而C3与其余荧光组分间相关性均不显著(p>0.05)。各理化指标对FI的影响均不显著(p>0.05)。pH与BI、β/α(p<0.01)的正相关性及与HI(p<0.05)的负相关性均为显著。DO与C3负相关性及与C5正相关性均为显著(p<0.05)。类腐殖质与TOC、TP(p<0.01)及COD(p<0.05)均具有显著正相关关系,类富里酸与TN亦成显著(p<0.05)正相关性,而C5与TOC、TP均成显著(p<0.01)负相关。基于上覆水理化指标和DOM荧光光谱指数、组分荧光强度的主成分分析结果可知,相比于荧光光谱指数,类腐殖质及C5的荧光强度可以更好地区分不同水体样品,用于评价景观水体环境质量。 展开更多
关键词 三维荧光光谱 景观水体 溶解性有机质 光谱指数 荧光强度
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