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SPA算法与机器学习的黄河源土壤水分反演 被引量：2
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作者 姜传礼 赵健赟 +2 位作者 丁圆圆 赵沁浩 马宏嫣 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1961-1967,共7页
土壤水分在一定程度上决定着地区的生态承载力和土壤理化性质。准确、快速的获取土壤水分含量,对生态环境监测、土壤退化恢复等具有重要意义。高光谱遥感在土壤参数反演方面应用广泛,但对高寒草甸土壤的高光谱特征与参数反演研究有待深... 土壤水分在一定程度上决定着地区的生态承载力和土壤理化性质。准确、快速的获取土壤水分含量,对生态环境监测、土壤退化恢复等具有重要意义。高光谱遥感在土壤参数反演方面应用广泛,但对高寒草甸土壤的高光谱特征与参数反演研究有待深入。为建立适用于高寒脆弱生态系统的高寒草甸土壤含水量高光谱反演模型,以黄河源区的河南县为例,利用多元线性逐步回归(MLSR)、偏最小二乘回归(PLSR)和BP神经网络(BPNN)对土壤样本含水量与土壤光谱及其数学变换的特征波段进行建模,由决定系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)和预测残差比(RPD)对模型精度进行验证。结果表明:(1)在可见光-近红外波段,土壤样本的光谱反射率在710、780和950 nm附近存在强弱不同的水分吸收区间,且随着含水量的增加,反射率呈现先迅速降低,后缓慢增加的趋势。(2)通过连续投影算法(SPA)筛选的光谱特征波段作为自变量,含水量作为因变量,分别通过MLSR和PLSR建立反演模型,其中一阶微分(FD)、对数一阶微分(FDL)变换对应的PLSR模型可实现高寒草甸土壤水分的粗略反演,且FD变换对应的PLSR模型精度较高。(3)BPNN反演模型中,除去包络(CR)建模外,其余模型R^(2)均大于0.9,RMSE在0.048~0.074之间。其中FD、FDL、LG变换光谱对应的BPNN模型反演精度较高,验证结果的R^(2)均大于0.8,RPD均大于2.5,精度最高的为对数(LG)变换对应的BPNN模型,R^(2)、RMSE和RPD分别达到0.967、0.038和5.039。因此,BPNN模型能较精确的实现黄河源区高寒草甸土壤含水量的高光谱反演,为该地区乃至其他高寒地区生态环境监测与土壤恢复提供技术基础和数据支撑。 展开更多
关键词 高光谱反演 高寒草甸 机器学习 SPA算法 黄河源
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黄河源永曲河流域地表温度与土地覆盖的时空变化特征分析 被引量：4
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作者 丁圆圆 赵健赟 +3 位作者 杨静 赵沁浩 王祖顺 赵利江 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第7期2592-2600,共9页
为明确黄河源地区地表温度变化特征及其影响因素,以永曲河流域为例,利用2008年、2020年Landsat数据,通过辐射传输法反演地表温度,分析地表温度的时空变化特征及其与土地覆盖类型、地形因子和归一化植被指数之间的相互关系。结果表明:①... 为明确黄河源地区地表温度变化特征及其影响因素,以永曲河流域为例,利用2008年、2020年Landsat数据,通过辐射传输法反演地表温度,分析地表温度的时空变化特征及其与土地覆盖类型、地形因子和归一化植被指数之间的相互关系。结果表明:①永曲河流域地表平均温度由2008年的24.330℃上升至2020年的24.592℃。②地表温度具有显著的地形分异特征,与海拔高度呈现负相关关系,高海拔地区尤为显著。地表温度随坡度增加而降低,按平缓坡、阳坡、半阳坡,半阴坡、阴坡的顺序,地表温度逐渐降低。③不同土地覆盖类型的地表温度差异较明显,草地的地表温度较高,小灌木丛较低,平均地表温度相差4.688℃。④地表温度与归一化植被指数的地理加权回归结果呈正相关关系,且自西向东相关性逐渐增强,地理加权回归法由于引入了空间权重,能定量研究空间要素的非平稳关系,并解决其异质性问题,有效避免了传统回归模型的局限性,具有一定的优势。 展开更多
关键词 地表温度 土地覆盖 地形因子 地理加权回归 归一化植被指数
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