一種確定鹽漬土主導(dǎo)鹽分光譜響應(yīng)最佳波段的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種確定鹽漬土主導(dǎo)鹽分光譜響應(yīng)最佳波段的方法。該方法通過具有特定采樣間隔的光譜儀器檢測鹽漬土樣本，得到光譜曲線，以特定的波長將光譜曲線分段，對各波段中的反射率與主導(dǎo)鹽分含量做相關(guān)性分析，選擇相關(guān)系數(shù)大于設(shè)定值的為“初級條帶”，對其反射率求平均值，繪制平均值與主導(dǎo)鹽分含量的散點(diǎn)圖，擬合并選取決定系數(shù)最大的波段為“次級條帶”；按照原采樣間隔，再做相關(guān)性分析，根據(jù)相關(guān)系數(shù)確定“三級條帶”；對“三級條帶”內(nèi)的反射率求平均值，再做相關(guān)性分析，選取相關(guān)系數(shù)大于設(shè)定值，且極顯著的波段，即為鹽漬土樣本的最佳波段。用本發(fā)明的方法確定的最佳波段具有數(shù)目少、范圍窄、基于全波段、較精確等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種確定鹽漬土主導(dǎo)鹽分光譜響應(yīng)最佳波段的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光譜學(xué)分析領(lǐng)域，尤其涉及一種確定鹽潰土主導(dǎo)鹽分光譜響應(yīng)最佳波段的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在土地資源日益匱乏的今天，鹽潰化土地作為潛在土地資源是各國政府和科學(xué)家關(guān)注的熱點(diǎn)。高光譜技術(shù)以其快速、便捷、非接觸、無損獲取地物信息的優(yōu)勢，已成為有效探測鹽潰土的有效工具。而利用高光譜數(shù)據(jù)定量半定量進(jìn)行土壤鹽潰化狀況制圖，地面光譜測量數(shù)據(jù)及其光譜響應(yīng)最佳波段的確定成為了不可或缺的重要依據(jù)。
[0003]光譜響應(yīng)的最佳波段是指在該波段范圍內(nèi)包含的光譜信息可以用來表征地物，且這個(gè)波段范圍越窄，波段的數(shù)目越少，對于通過光譜數(shù)據(jù)提取地物信息也就越容易。國內(nèi)外很多研究者，均通過確定最佳波段，利用最佳波段的光譜信息反演出土壤的鹽含量、pH、有機(jī)碳含量等，使得利用光譜技術(shù)對土壤實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測變得可能?，F(xiàn)有鹽潰土的光譜特性研究中確定最佳波段的方法主要有:1、基于目視法選取部分波段，采用鹽分因子與光譜反射率兩兩相關(guān)的方法確定最佳波段；此方法的不足是截取其中的一部分光譜波段導(dǎo)致了信息的丟失，使得整個(gè)光譜曲線表達(dá)的信息不完整，最佳波段也就不精確。2、對光譜曲線進(jìn)行連續(xù)統(tǒng)去除，將出現(xiàn)明顯吸收或反射的波段作為最佳波段。連續(xù)統(tǒng)去除是針對全波段范圍的，但連續(xù)統(tǒng)去除后的光譜吸收峰或者反射峰大多為某些特殊物質(zhì)的最佳波段(具體情況如表I所示)，該方法不能適用于所有地物。
[0004]表1鹽潰土光譜吸收特征谷位置
[0005]
【權(quán)利要求】
1.一種確定鹽潰土主導(dǎo)鹽分光譜響應(yīng)最佳波段的方法，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，從而得到與所述鹽潰土樣本對應(yīng)的光譜曲線，所述光譜曲線具有多個(gè)第一波段； b)以特定的波長，將所述光譜曲線的所述這些第一波段進(jìn)行分段，得到多個(gè)第二波段； c)對各所述第二波段中的反射率與所述鹽潰土樣本中的主導(dǎo)鹽分含量做相關(guān)性分析，選擇相關(guān)系數(shù)大于設(shè)定值的多個(gè)波段，作為“初級條帶”; d)將各所述“初級條帶”內(nèi)的反射率求平均值，繪制所述反射率平均值與主導(dǎo)鹽分含量的散點(diǎn)圖，對所述反射率與主導(dǎo)鹽分含量的散點(diǎn)圖進(jìn)行擬合，選取決定系數(shù)最大的初級條帶作為“次級條帶”； e)在所述“次級條帶”內(nèi)，按照所述特定采樣間隔，對反射率與主導(dǎo)鹽分含量做相關(guān)性分析，選擇相關(guān)系數(shù)大于所述設(shè)定值的多個(gè)波段，作為“三級條帶”; f)對所述“三級條帶”內(nèi)的反射率求平均值，并將所述平均值與所述主導(dǎo)鹽分含量做相關(guān)性分析，選取相關(guān)系數(shù)大于所述設(shè)定值，且極顯著的波段，作為所述鹽潰土樣本的光譜響應(yīng)最佳波段。
2.如權(quán)利要求1所述的確定鹽潰土主導(dǎo)鹽分光譜響應(yīng)最佳波段的方法，其中所述光譜儀器的波長范圍大于等于300nm，小于1700nm，可見光波段的采樣間隔小于等于2nm，近紅外波段的采樣間隔小于等于4nm。
3.如權(quán)利要求1所述的確定鹽潰土主導(dǎo)鹽分光譜響應(yīng)最佳波段的方法，其中所述鹽潰土樣本的數(shù)量不少于30。
4.如權(quán)利要求1所述的確定鹽潰土主導(dǎo)鹽分光譜響應(yīng)最佳波段的方法，其中所述特定的波長為 30nm、20nm、IOnm 或 5nm。
5.如權(quán)利要求1所述的確定鹽潰土主導(dǎo)鹽分光譜響應(yīng)最佳波段的方法，其中在所述繪制反射率與主導(dǎo)鹽分含量的散點(diǎn)圖的步驟中，是以所述主導(dǎo)鹽分含量為X軸，所述反射率為Y軸。
6.如權(quán)利要求1所述的確定鹽潰土主導(dǎo)鹽分光譜響應(yīng)最佳波段的方法，其中在所述繪制反射率與主導(dǎo)鹽分含量的散點(diǎn)圖的步驟中，是以所述反射率為X軸，所述主導(dǎo)鹽分含量為Y軸。
7.如權(quán)利要求1所述的確定鹽潰土主導(dǎo)鹽分光譜響應(yīng)最佳波段的方法，其中所述相關(guān)性分析為Pearson相關(guān)性分析,置信區(qū)間為0.01或0.05。
8.如權(quán)利要求1所述的確定鹽潰土主導(dǎo)鹽分光譜響應(yīng)最佳波段的方法，其中所述主導(dǎo)鹽分含量是化合物或鹽分離子含量。
9.如權(quán)利要求1所述的確定鹽潰土主導(dǎo)鹽分光譜響應(yīng)最佳波段的方法，其中，還包括在步驟a)中對與所述鹽潰土樣本對應(yīng)的所述光譜曲線進(jìn)行平滑處理。
10.如權(quán)利要求1所述的確定鹽潰土主導(dǎo)鹽分光譜響應(yīng)最佳波段的方法，其中，所述設(shè)定值為0.9。
【文檔編號】G01N21/25GK103868858SQ201410074713
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月3日
【發(fā)明者】申廣榮, 馬創(chuàng), 王紫君, 周培, 支月娥 申請人:上海交通大學(xué)