鹽漬土光譜曲線紅外波段遙感反演構(gòu)建方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了鹽漬土光譜曲線紅外波段遙感反演構(gòu)建方法，包括如下步驟：a)通過具有特定采樣間隔的光譜儀器檢測鹽漬土樣本，從而得到與鹽漬土樣本對應(yīng)的光譜曲線，光譜曲線具有多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)；b)對光譜曲線數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行一階導(dǎo)數(shù)，二階導(dǎo)數(shù)運(yùn)算；c)在數(shù)據(jù)點(diǎn)處求曲率半徑，得到光譜曲線最小曲率半徑和對應(yīng)波長；d)計(jì)算光譜曲線在對應(yīng)波長處的變化頻率，得到光譜曲線的最大變化頻率fmax；e)即為最佳光譜分辨率，從而得到重構(gòu)光譜曲線。本發(fā)明提供的方法克服了現(xiàn)有技術(shù)中數(shù)據(jù)冗余等缺點(diǎn)，同時(shí)還具有能夠無失真保存完整光譜信息、滿足鹽漬土監(jiān)測需求等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】鹽漬土光譜曲線紅外波段遙感反演構(gòu)建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及遙感與光譜學(xué)分析領(lǐng)域，尤其涉及一種鹽潰土光譜曲線紅外波段遙感反演構(gòu)建方法。
【背景技術(shù)】
[0002]21世紀(jì)以來，各國的土地資源越來越匱乏，鹽潰化土地作為潛在的可利用土地越來越得到重視，而借助遙感技術(shù)監(jiān)測鹽潰化土壤資源成為了研究的熱點(diǎn)。鹽潰土的遙感監(jiān)測是基于鹽潰土光譜曲線來實(shí)現(xiàn)的。目前，用于高光譜測量的儀器ASD Pro FR地物光譜儀可以獲取350-2500nm波長范圍的鹽潰化土壤光譜曲線，其光譜分辨率在可見光波段為1.4nm，在近紅外波段為2nm，AvaField-2地物光譜儀，其光譜響應(yīng)范圍300-1700nm，在300-1040nm范圍內(nèi)采樣間隔為0.59nm，在1040_1700nm范圍內(nèi)采樣間隔為3.8nm等。
[0003]基于光譜特征的鹽潰土遙感監(jiān)測精度與傳感器的光譜分辨率的緊密相關(guān)。為提高識別精度通常采用提高傳感器精度的方法，這往往造成光譜資源的浪費(fèi)和信息處理量的無謂增加，給鹽潰土的遙感監(jiān)測帶來不必要的麻煩。光譜曲線遙感反演構(gòu)建的最佳分辨率是指既能滿足監(jiān)測需求又不會造成數(shù)據(jù)冗余的采樣間隔，最佳分辨率可以保證實(shí)現(xiàn)遙感信息的無失真監(jiān)測。無失真鹽潰土光譜曲線的獲得是鹽潰土遙感信息獲取的重要內(nèi)容之一，獲得無失真鹽潰土光譜曲線的方法是遙感技術(shù)研究前沿和熱點(diǎn)，因此研發(fā)確定光譜曲線遙感反演構(gòu)建最佳分辨率的方法具有重要的意義。
[0004]從信息論的角度看:確定光譜曲線遙感反演構(gòu)建最佳光譜分辨率的本質(zhì)是無失真重建信息(信號)的米樣間隔確定。
[0005]針對目前基于光譜特征進(jìn)行鹽潰土遙感監(jiān)測存在的問題是如何選擇確定遙感監(jiān)測最佳光譜分辨率的需求，開發(fā)一種既能夠滿足遙感監(jiān)測需求，又不會造成數(shù)據(jù)冗余，還能無失真保存完整信息的光譜曲線遙感反演構(gòu)建最佳分辨率的確定方法就極其重要。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種鹽潰土光譜曲線紅外波段遙感反演構(gòu)建方法，其能夠滿足鹽潰土監(jiān)測需求且能夠大幅降低鹽潰土光譜冗余資源占用、無失真保存完整信息且能夠滿足鹽潰土檢測需求。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種鹽潰土光譜曲線紅外波段遙感反演構(gòu)建方法，具體地，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下:
[0008]一種鹽潰土光譜曲線紅外波段遙感反演構(gòu)建方法，包括如下步驟:
[0009]a)通過具有特定采樣間隔的光譜儀器檢測鹽潰土樣本，從而得到波長λ與鹽潰土樣本的反射率R變化的光譜曲線，光譜曲線具有多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)；
[0010]b)在多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)處分別計(jì)算一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)；
[0011]c)根據(jù)一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)分別在多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)處求光譜曲線的曲率半徑，比較求得的多個(gè)曲率半徑，以得到光譜曲線的最小曲率半徑rmin和最小曲率半徑的對應(yīng)波長入.rmm，
[0012]d)計(jì)算λΜ?η處的變化頻率，得到光譜曲線的最大變化頻率fmax ；
[0013]e)根據(jù)香農(nóng)采樣定理，確定鹽潰土樣本光譜曲線紅外波段最佳光譜分辨率
【權(quán)利要求】
1.一種鹽潰土光譜曲線紅外波段遙感反演構(gòu)建方法，其特征在于包括如下步驟: a)通過具有特定采樣間隔的光譜儀器檢測鹽潰土樣本，從而得到波長λ與所述鹽潰土樣本的反射率R變化的光譜曲線，所述光譜曲線具有多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)； b)在所述多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)處分別計(jì)算一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)； c)根據(jù)所述一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)分別在所述多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)處求所述光譜曲線的曲率半徑，比較求得的所述多個(gè)曲率半徑，以得到光譜曲線的最小曲率半徑rmin和所述最小曲率半徑的對應(yīng)波長λ rmin； d)計(jì)算λ_處的變化頻率，得到所述光譜曲線的最大變化頻率^; e)根據(jù)香農(nóng)采樣定理，確定所述鹽潰土樣本光譜曲線紅外波段最佳光譜分辨率AXoR=1/2fmax，利用所述最佳光譜分辨率Δλor得到重構(gòu)光譜曲線。
2.如權(quán)利要求1所述的鹽潰土光譜曲線紅外波段遙感反演構(gòu)建方法，其中所述光譜儀器的檢測波長范圍大于等于300nm，小于1700nm。
3.如權(quán)利要求1所述的鹽潰土光譜曲線紅外波段遙感反演構(gòu)建方法，其中光譜曲線的檢測波長選取范圍大于等于400nm，小于1650nm。
4.如權(quán)利要求1所述的鹽潰土光譜曲線紅外波段遙感反演構(gòu)建方法，其中所述一階導(dǎo)數(shù)和所述二階導(dǎo)數(shù)按如下公式計(jì)算:
R' (Ai) = [R(Ai+1)-R(Ai_1)]/(2A λ)；
R" (Ai) = [R(Ai+1)-2R(Ai)+R(Ai_1)]/(A λ)2 ； Ai為所述數(shù)據(jù)點(diǎn)i處的波長，R(Ai)為所述數(shù)據(jù)點(diǎn)i處的反射率，R' (Ai)和R" ( λ J分別為所述光譜曲線在波長λ i處的一階和二階導(dǎo)數(shù)，Δλ為λ η到λ i的波長間隔。
5.如權(quán)利要求1所述的鹽潰土光譜曲線紅外波段遙感反演構(gòu)建方法，其中所述變化頻率按如下方法計(jì)算: ①當(dāng)rnin≥1時(shí)，fmax在數(shù)值上等于r.； ②當(dāng)Lin≥1時(shí)，fmax在數(shù)值上等于l/rmin。
【文檔編號】G01N21/3563GK103900989SQ201410160522
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月21日
【發(fā)明者】申廣榮, 馬創(chuàng), 王紫君, 程劍橋, 王小龍 申請人:上海交通大學(xué)
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