[发明专利]一种土壤高光谱解混方法及系统

说明书

本发明公开了一种土壤高光谱解混方法及系统，该方法包括获取覆盖有枯枝落叶层土壤的高光谱数据，得到初始混合信号；对初始混合信号进行中心化处理，得到中心化处理后的混合信号；对中心化处理后的混合信号进行白化处理，得到白化处理后的混合信号；根据白化处理后的混合信号计算解混矩阵；根据解混矩阵与初始混合信号生成源信号；源信号为裸土光谱对应的信号。本发明提出的方法及系统，具有能够在未知的土壤光谱和枯枝落叶源光谱信息以及未知土壤和枯枝落叶比例的情况下，将土壤光谱分离出来的优点，进而有助于提高后续有机碳估测的精度。

技术领域

本发明涉及土壤光谱数据处理技术领域，特别是涉及一种土壤高光谱解混方法及系统。

背景技术

土壤有机碳是评价土壤质量的重要参数，同时土壤有机碳为植被生长提供碳源，并且在很大程度上会影响土壤的稳定性、持水性、土壤生物多样性等。传统估测土壤有机碳的方法有模型估算法、植被类型和生命地带法等，这些方法虽然精度较高，但是周期长，耗费大量人力物力财力。近年来，高光谱分析技术因其快速，无损，可大范围获取土壤数据的特点得到了广泛应用。室内测量与野外原位测量是目前土壤高光谱数据获取的主要手段，室内虽然获取的光谱精度较高，但是数据结果偏理想化。野外测量的光谱数据由于受到环境光线，土壤水分，土壤质地，植物残体等因素可能对光谱探测产生影响。尤其是在秋季草木枯槁时，地表存在枯枝落叶层，对野外观测造成困扰，因此利用高光谱估算土壤有机碳含量的适用性下降，如何实现在未知的土壤光谱和枯枝落叶源光谱信息以及未知土壤和枯枝落叶比例的情况下，将土壤光谱分离出来是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种土壤高光谱解混方法及系统，具有能够在未知的土壤光谱和枯枝落叶源光谱信息以及未知土壤和枯枝落叶比例的情况下，将土壤光谱分离出来的优点，进而有助于提高后续有机碳估测的精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种土壤高光谱解混方法，包括：

获取覆盖有枯枝落叶层土壤的高光谱数据，得到初始混合信号；

对所述初始混合信号进行中心化处理，得到中心化处理后的混合信号；

对所述中心化处理后的混合信号进行白化处理，得到白化处理后的混合信号；

根据所述白化处理后的混合信号计算解混矩阵；

根据所述解混矩阵与所述初始混合信号生成源信号；所述源信号为裸土光谱对应的信号。

可选的，在所述获取覆盖有枯枝落叶层土壤的高光谱数据之后，还包括：

对所述高光谱数据进行平滑去噪处理。

可选的，所述对所述初始混合信号进行中心化处理，具体包括：

将所述初始混合信号数据与所述初始混合信号数据的均值做差，得到中心化处理后的混合信号；

所述对所述中心化处理后的混合信号进行白化处理，具体包括：

根据所述中心化处理后的混合信号的协方差矩阵计算得到白化矩阵；

将所述中心化处理后的混合信号与所述白化矩阵相乘，得到白化处理后的混合信号。

可选的，所述根据所述白化处理后的混合信号计算解混矩阵，具体包括：

初始化解混矩阵；

将所述解混矩阵与所述白化处理后的混合信号相乘，得到解混信号；

根据所述解混信号更新所述解混矩阵；

将更新所述解混矩阵的次数加1；

判断所述次数是否大于预设值；