[发明专利]一种机载高光谱土壤信息反演方法

权利要求书

1.一种机载高光谱土壤信息反演方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：对机载光谱原始数据进行几何校正、辐射校正和大气校正，去掉水汽吸收波段，完成所有航带镶嵌，生成机载高光谱反射率图像数据；

步骤二：以每个土壤地面采样点坐标为中心，在机载高光谱反射率图像数据上，采集一定范围的图像区域的平均反射率光谱，按照地面采样点的编号顺序，生成土壤采样点图像光谱库；

步骤三：对步骤二的土壤采样点图像光谱库进行聚类分析，筛选出与采样点地面测量光谱最接近的图像光谱集合；

步骤四：将土壤采样点光谱集合与对应的采样点的地球化学分析结果构建高光谱土壤地化信息矩阵，采用偏最小二乘法计算土壤信息的回归方程；

步骤五：采用步骤三筛选出的土壤采样点图像光谱集合，对步骤一的机载高光谱反射率图像数据进行光谱角分类；根据分类结果，运用掩模方法，只保留图像中代表土壤的图像像元，生成掩模后的图像反射率数据；

步骤六：将掩模后的图像反射率数据，根据步骤四的土壤信息的回归方程计算，获取土壤信息反演结果。

2.根据权利要求1所述的一种机载高光谱土壤信息反演方法，其特征在于：所述的步骤二中，采集一定范围的图像区域的平均反射率光谱，采集方法为：选择M*M为采集图像的像元数，M初始值分别为3、5、7、9；分别计算不同M值的图像区域平均反射率光谱与对应点地面测量光谱的光谱角误差，选择最小光谱角误差的平均反射率光谱。

3.根据权利要求1所述的一种机载高光谱土壤信息反演方法，其特征在于：所述步骤三还包括如下子步骤：

步骤3.1：设定土壤采样点图像光谱集合数K；

步骤3.2：从土壤采样点图像光谱库中随机选择k个图像光谱作为质心；

步骤3.3：对图像光谱库中每一个图像光谱，计算其与每一个质心的距离，以每一个图像光谱距离每个质心远近作为划分原则，即：图像光谱距离某个质心近，就划分到该质心所属的集合；

步骤3.4：把所有图像光谱归好集合后，一共有k个集合；然后重新计算每个集合的质心；

步骤3.5：如果新计算出来的质心和原来的质心之间的距离小于某一个设置的阈值，则聚类已经达到期望的结果，算法终止；否则重新进行步骤3.3-3.5；

步骤3.6：将每个集合的质心与采样点地面测量光谱进行光谱角运算，光谱角最小质心的图像光谱集合为土壤采样点光谱集合。

4.根据权利要求3所述的一种机载高光谱土壤信息反演方法，其特征在于：所述步骤3.3中：对图像光谱库中每一个图像光谱，计算其与每一个质心的距离，计算距离的公式如下公式(1)所示：

其中，c_i为图像光谱集合(c₁，c₂，...，c_k)；x为图像光谱的反射率值；隐含层特征，K为聚类的集合数；μ_i为第i个集合的质心光谱反射率。

5.根据权利要求4所述的一种机载高光谱土壤信息反演方法，其特征在于：所述所述的步骤3.4中，重新计算每个集合的质心，计算公式，如下公式(2)所示：

其中，c_i为图像光谱集合(c₁，c₂，...，c_k)；x为图像光谱的反射率值；μ_i为第i个集合的质心光谱反射率。