[发明专利]基于高光谱遥感的土壤重金属含量估算方法及装置

权利要求书

1.一种基于高光谱遥感的土壤重金属含量估算方法，其特征在于，包括：

获取待测土壤的高光谱遥感的反射率光谱；

去除所述反射率光谱的噪声，具体为：根据土壤反射率光谱受噪声影响的程度，分别采用波段截取和分段Savitzky-Golay滤波算法去除光谱噪声，根据400-2400nm区间光谱受噪声的程度，对可见光区域采用7个点和2次多项式进行SG滤波，对可见光以外的区域采用14个点的2次多项式进行SG滤波；

对去除噪声后的反射率光谱，采取包络线去除法获取去除包络线后的反射率光谱；

根据所述反射率光谱，获取与待测重金属类别对应的预设波段的反射率；所述预设波段为根据土壤中用于吸附和固定所述待测重金属的活性物质的特征光谱获取的；

所述预设波段通过如下步骤确定：提取所述待测重金属的活性物质的特征光谱，采用遗传算法进行波段选择，获取所述预设波段；

若所述待测重金属的主要吸附和固定物质为有机质，所述特征光谱的取值范围为410nm吸收峰、600-800nm吸收峰，若所述待测重金属的主要吸附和固定物质为黏土矿物，所述特征光谱的取值范围为1400nm吸收峰、1900nm吸收峰和2200nm吸收峰；

根据所述反射率，利用预先建立的土壤重金属含量估算模型计算土壤中所述待测重金属的含量，所述土壤重金属含量估算模型采用偏最小二乘算法建立。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，去除所述反射率光谱的噪声，包括：

在所述反射率光谱中去除反射率光谱中信噪比低于预设值的波段的光谱；

对去除掉信噪比低于预设值的波段的光谱的反射率光谱中的剩余光谱采用分段滤波算法进行滤波。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取待测土壤的反射率光谱之前，所述方法还包括：

获取土壤样本的反射率光谱和土壤样本的预设重金属的含量；

根据所述土壤样本的反射率光谱，获取所述土壤样本中用于吸附和固定所述预设重金属的活性物质的特征光谱；

获取所述特征光谱的波段的反射率，根据所述反射率采用预设次数的遗传算法计算重金属的含量，选择使得与所述预设重金属的含量差值最小的一组波段；

根据选择的波段的反射率和所述预设重金属的含量，构建所述土壤重金属含量估算模型。

4.一种基于高光谱遥感的土壤重金属含量估算装置，其特征在于，包括：

第一获取单元，用于获取待测土壤的高光谱遥感的反射率光谱；

噪声去除单元，用于获取待测土壤的反射率光谱之后，根据所述反射率光谱，获取与待测重金属类别对应的预设波段的反射率之前，去除所述反射率光谱的噪声，具体为：根据土壤反射率光谱受噪声影响的程度，分别采用波段截取和分段Savitzky-Golay滤波算法去除光谱噪声，根据400-2400nm区间光谱受噪声的程度，对可见光区域采用7个点和2次多项式进行SG滤波，对可见光以外的区域采用14个点的2次多项式进行SG滤波；

并对去除噪声后的反射率光谱，采取包络线去除法获取去除包络线后的反射率光谱；

第二获取单元，用于根据所述反射率光谱，获取与所述待测重金属类别对应的预设波段的反射率；所述预设波段为根据土壤中用于吸附和固定所述待测重金属的活性物质的特征光谱获取的；所述预设波段通过如下步骤确定：提取所述待测重金属的活性物质的特征光谱，采用遗传算法进行波段选择，获取所述预设波段；若所述待测重金属的主要吸附和固定物质为有机质，所述特征光谱的取值范围为410nm吸收峰、600-800nm吸收峰，若所述待测重金属的主要吸附和固定物质为黏土矿物，所述特征光谱的取值范围为1400nm吸收峰、1900nm吸收峰和2200nm吸收峰；

计算单元，用于根据所述反射率，利用预先建立的土壤重金属含量估算模型计算土壤中所述待测重金属的含量，所述土壤重金属含量估算模型采用偏最小二乘算法建立。