[发明专利]一种基于叶片实测光谱的植被覆盖区土壤铜元素反演方法

摘要

本发明涉及一种基于叶片实测光谱的植被覆盖区土壤铜元素反演方法，步骤如下：步骤一、影像获取与预处理；步骤二、现场采样；步骤三、对样本进行处理；步骤四、叶片光谱测量与预处理；步骤五、土壤样本铜元素含量测量；步骤六、植被指数与光谱参量计算；步骤七、相关性分析与参量选择；步骤八、模型构建；步骤九、大面积反演土壤铜元素含量。本发明可得到植被覆盖区大面积土壤铜元素含量图像，为矿产资源调查提供指示信息和找矿线索，为土地质量评价与土壤综合治理提供科学依据。同时，可以在此基础上，通过多时相分析，获得土壤重金属污染扩散情况与防治效果评价。本发明具有可探测范围大、速度快、可实时监测等优点。

主权项

1.一种基于叶片实测光谱的植被覆盖区土壤铜元素含量反演方法，其特征在于：该方法步骤如下：步骤一、影像获取与预处理根据研究区范围，搜集获取航空航天高光谱影像，并根据高光谱影像产品级别，利用ENVI软件，进行辐射校正、大气校正、几何校正、地形及太阳光度校正的预处理，得到地表反射率影像；步骤二、现场采样在研究区根据预先收集的资料，结合研究区土壤、地势、地物分布特点，按照平均分布原则设置采样点，采集B层土壤与优势乔木或灌木植被叶片，在同一采样点采集多处土壤样本进行混合，并选择多棵植株叶片进行混合，记录采样点的经纬度坐标、海拔、土壤采样深度与种类、植被类型信息；步骤三、对样本进行处理土壤样本去除砂砾、石块和植物残体，并进行风干、研磨、过筛处理，将处理好的土样分为2份，分别用于化学分析和保存备用；植被样本在采集后应冷藏密封保存；步骤四、叶片光谱测量与预处理在进行植被叶片光谱测量时，光谱仪将数据重采样为1nm；测量植被叶片的反射光谱时，每个采样点选5个叶片测量光谱曲线，求其平均值，并对数据在光谱连接处可能会出现台阶跳跃进行修正，之后按照步骤一预处理后的高光谱影像各波段波长与半高宽情况，利用ENVI软件对叶片光谱进行重采样；步骤五、土壤样本铜元素含量测量使用等离子体质谱仪、等离子体反射光谱仪或火焰原子吸收分光光度法对土壤样本进行分析；步骤六、植被指数与光谱参量计算在植被指数计算方面，选择对叶绿素较为敏感的植被光谱指数；在光谱参量计算方面，计算光谱一阶微分和光谱倒数对数；步骤七、相关性分析与参量选择通过对步骤四所测得的植被叶片光谱反射率、步骤六得到的光谱一阶微分和光谱倒数对数与步骤五得到的土壤样本铜元素含量进行相关性分析，得到各光谱参量、植被指数与土壤铜元素含量间的皮尔森相关系数，皮尔森相关系数的计算公式为其中X为选取光谱参量与植被指数，Y为对应的土壤铜元素含量，ρ_X，Y为X与Y的相关系数，E为数学期望，根据相关系数计算结果，选取相关系数较大的30个光谱参量与30个植被指数；步骤八、模型构建以步骤七选取的60个光谱参量或植被指数为自变量，以对应样本的土壤铜元素含量为因变量，构建偏最小二乘回归模型，调整参数，并评价回归方程对样本的拟合度，选择最优参数组合建立反演模型；步骤九、大面积反演土壤铜元素含量利用步骤一处理得到的地表反射率影像，根据光谱波段设置情况，计算步骤七优选出的光谱参量与植被指数，并应用步骤八构建的模型，得到反演结果图像。