[发明专利]基于消落带土壤重金属的土壤参数高光谱反演方法

说明书

本发明提供一种基于消落带土壤重金属的土壤参数高光谱反演方法，方法包括：根据土壤样本光谱信号与噪声在频域中的分布设置降噪频率，根据降噪频率对土壤样本光谱信号进行光谱降噪处理，得到降噪后的土壤样本光谱；对于降噪后的土壤样本光谱，选取两个不同含土壤含水率的土壤样本光谱，进行高光谱反演特征比较分析，得到样本光谱土壤含水率对土壤光谱的影响特征；结合小波能量系数与PLSR对土壤样本光谱与土壤的有机质含量及水稳团聚体含量之间的相关关系进行分析，得到样本光谱土壤颗粒大小对土壤光谱的影响特征；结合小波能量系数与偏最小二乘回归方法对有机质含量进行预测，得到土壤有机质含量光谱预测结果。

技术领域

本发明涉及土壤分析技术领域，特别是指一种基于消落带土壤重金属的土壤参数高光谱反演方法。

背景技术

近年来，消落带是湖库季节性水位涨落而使其周边被淹没土地周期性地出露于水面的一段特殊区域，是水生生态系统和陆生生态系统交替控制的过渡地带。在落干期，消落带沿岸产生的污染物通过地表径流进入消落带，在土壤的吸附作用下被部分截留；当淹没期来临后，水体中的污染物也可因沉积作用而在消落带土壤中富集。干湿交替的环境使得消落带土壤具有独特的理化特性。在各类土壤属性中，重金属含量因其具有的持久性、生物富集和毒性而倍受关注。重金属在消落带土壤中积累不仅直接影响土壤理化性状、降低土壤生物活性，在淹没期还可以从土壤中溶出或因土壤有机质分解而进入水体，引起水库水质下降，危害人类健康，进而影响湖库的水生生态环境。在水位涨落明显的湖泊流域，调查发现消落带普遍受到程度不同的土壤重金属污染，并且消落带土壤中的重金属有进入水体污染湖库水质的风险。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于消落带土壤重金属的土壤参数高光谱反演方法，能够快速准确对土壤参数进行高光谱反演。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种基于消落带土壤重金属的土壤参数高光谱反演方法，所述基于消落带土壤重金属的土壤参数高光谱反演方法包括：

根据土壤样本光谱信号与噪声在频域中的分布设置降噪频率，根据降噪频率对土壤样本光谱信号进行光谱降噪处理，得到降噪后的土壤样本光谱；

对于降噪后的土壤样本光谱，选取两个不同含土壤含水率的土壤样本光谱，进行高光谱反演特征比较分析，得到样本光谱土壤含水率对土壤光谱的影响特征；

结合小波能量系数与PLSR对土壤样本光谱与土壤的有机质含量及水稳团聚体含量之间的相关关系进行分析，得到样本光谱土壤颗粒大小对土壤光谱的影响特征；

结合小波能量系数与偏最小二乘回归方法对有机质含量进行预测，得到土壤有机质含量光谱预测结果。

优选的，所述根据土壤样本光谱信号与噪声在频域中的分布设置降噪频率，根据降噪频率对土壤样本光谱信号进行光谱降噪处理，得到降噪后的土壤样本光谱，包括：

根据信号与噪声在频域中的分布，综合考虑降噪与保留有效信息之间的平衡设置降噪频率，根据降噪频率对土壤样本光谱信号进行光谱降噪处理，得到降噪后的土壤样本光谱。

优选的，所述降噪频率包括0.1HZ、0.05HZ、0.01HZ和0.005HZ。

优选的，所述降噪频率为0.01HZ。

优选的，所述对于降噪后的土壤样本光谱，选取两个不同含土壤含水率的土壤样本光谱，进行高光谱反演特征比较分析，得到样本光谱土壤含水率对土壤光谱的影响特征，包括：

所述对于降噪后的土壤样本光谱，选取10％和20％两个不同含土壤含水率的土壤样本光谱，进行高光谱反演特征比较分析，得到样本光谱土壤含水率对土壤光谱的影响特征。

优选的，所述样本光谱土壤含水率对土壤光谱的影响特征，包括：当土壤的含水率增加时，土壤的反射率下降。