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模型集群分析策略联合ELM的土壤重金属Pb含量预测
被引量:
2
1
作者
肖烨辉
宋妮迪
+2 位作者
孟盼盼
王培俊
范胜龙
《自然资源遥感》
CSCD
北大核心
2021年第4期143-152,共10页
为探寻区域土壤重金属含量最佳反演模型,以龙海市为研究区,对土壤原始光谱数据分别进行SG平滑、小波变换、高斯滤波和多元散射校正4种光谱预处理,运用基于模型集群分析(model population analysis,MPA)策略开发的波长选择算法:竞争适应...
为探寻区域土壤重金属含量最佳反演模型,以龙海市为研究区,对土壤原始光谱数据分别进行SG平滑、小波变换、高斯滤波和多元散射校正4种光谱预处理,运用基于模型集群分析(model population analysis,MPA)策略开发的波长选择算法:竞争适应性重加权采样算法(competitive adaptive reweighted sampling,CARS)、变量空间迭代收缩算法(variable iterative space shrinkage approach,VISSA)、迭代变量子集优化算法(iteratively variable subset optimization,IVSO)和区间组合优化算法(interval combination optimization,ICO)剔除干扰与无信息波长变量,采用线性模型偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)、非线性模型支持向量机(support vector machine,SVM)及神经网络模型极限学习机(extreme learning machine,ELM)进行土壤重金属铅(Pb)含量回归预测。结果表明:经过多种预处理方法建立的Pb含量反演模型中,基于小波变换第七层重构后的光谱数据构建的模型预测精度最优,其验证集R^(2)=0.736,RMSE=5.426,RPD=1.976,RPIQ=2.560。基于MPA策略开发的CARS,VISSA,IVSO和ICO都能显著提升模型解释性与泛化性能,并且提高建模效率。3种回归模型总体的预测表现排序:ELM>PLSR>SVM。其中ICO-ELM预测精度最高,其验证集R^(2)=0.863,RMSE=3.953,RPD=2.712,RPIQ=3.514。所建最优模型可为区域土地质量和生态指标快速准确监测提供新的理论参考。
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关键词
模型集群分析策略
小波变换
区间组合优化
极限学习机
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职称材料
基于ICO-SPA特征提取的近红外高光谱小麦赤霉病粒呕吐毒素含量预测
被引量:
7
2
作者
丁静
梁琨
+2 位作者
韩东燊
徐剑宏
沈明霞
《麦类作物学报》
CAS
CSCD
北大核心
2019年第7期867-876,共10页
为实现小麦呕吐毒素含量快速检测,采集了120个小麦赤霉病籽粒样本的高光谱图像,分别使用连续投影算法(SPA)、区间组合优化结合连续投影算法(ICO-SPA)对1000~2500nm范围的光谱进行特征波段提取,结合偏最小二乘回归(PLSR)、多元线性回归(M...
为实现小麦呕吐毒素含量快速检测,采集了120个小麦赤霉病籽粒样本的高光谱图像,分别使用连续投影算法(SPA)、区间组合优化结合连续投影算法(ICO-SPA)对1000~2500nm范围的光谱进行特征波段提取,结合偏最小二乘回归(PLSR)、多元线性回归(MLR)和最小二乘支持向量机回归(LS-SVR)模型比较了基于三种特征变量输入的模型预测效果。结果表明,ICO-SPA提取出的22个特征波段能够反映病粒样本中淀粉、蛋白质、脂肪、纤维素等大分子含量的差异,比单独使用SPA可多提取淀粉含量信息,少提取已经被控制在同一水平的水分含量信息,能更全面真实地反映小麦感染赤霉病后内部大分子成分含量的变化,同时减少水分含量信息对近红外模型的干扰。基于ICO-SPA所选变量的建模效果优于SPA,其中以ICO-SPA-MLR效果最优,预测集相关系数、均方根误差和相对分析误差分别为0.921、0.375mg·kg^-1和2.789。这说明基于近红外高光谱技术结合ICO-SPA-MLR进行小麦赤霉病籽粒呕吐毒素定量检测是可行的。
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关键词
近红外高光谱
呕吐毒素
定量检测
区间组合优化算法
连续投影算法
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职称材料
题名
模型集群分析策略联合ELM的土壤重金属Pb含量预测
被引量:
2
1
作者
肖烨辉
宋妮迪
孟盼盼
王培俊
范胜龙
机构
福建农林大学资源与环境学院
福建农林大学公共与管理学院
出处
《自然资源遥感》
CSCD
北大核心
2021年第4期143-152,共10页
基金
福建省自然科学基金面上项目“生物炭和脱硫石膏改良滨海滩涂新围垦耕地的耦合效应及其机制”(编号:2019J01397)资助。
文摘
为探寻区域土壤重金属含量最佳反演模型,以龙海市为研究区,对土壤原始光谱数据分别进行SG平滑、小波变换、高斯滤波和多元散射校正4种光谱预处理,运用基于模型集群分析(model population analysis,MPA)策略开发的波长选择算法:竞争适应性重加权采样算法(competitive adaptive reweighted sampling,CARS)、变量空间迭代收缩算法(variable iterative space shrinkage approach,VISSA)、迭代变量子集优化算法(iteratively variable subset optimization,IVSO)和区间组合优化算法(interval combination optimization,ICO)剔除干扰与无信息波长变量,采用线性模型偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)、非线性模型支持向量机(support vector machine,SVM)及神经网络模型极限学习机(extreme learning machine,ELM)进行土壤重金属铅(Pb)含量回归预测。结果表明:经过多种预处理方法建立的Pb含量反演模型中,基于小波变换第七层重构后的光谱数据构建的模型预测精度最优,其验证集R^(2)=0.736,RMSE=5.426,RPD=1.976,RPIQ=2.560。基于MPA策略开发的CARS,VISSA,IVSO和ICO都能显著提升模型解释性与泛化性能,并且提高建模效率。3种回归模型总体的预测表现排序:ELM>PLSR>SVM。其中ICO-ELM预测精度最高,其验证集R^(2)=0.863,RMSE=3.953,RPD=2.712,RPIQ=3.514。所建最优模型可为区域土地质量和生态指标快速准确监测提供新的理论参考。
关键词
模型集群分析策略
小波变换
区间组合优化
极限学习机
Keywords
model
population
analysis
wavelet
transform
interval
combination
optimization
extreme
learning
machine
分类号
TP79 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
基于ICO-SPA特征提取的近红外高光谱小麦赤霉病粒呕吐毒素含量预测
被引量:
7
2
作者
丁静
梁琨
韩东燊
徐剑宏
沈明霞
机构
南京农业大学工学院/江苏省现代设施农业技术与装备工程实验室
江苏省农业科学研究院农产品质量安全与营养研究所
出处
《麦类作物学报》
CAS
CSCD
北大核心
2019年第7期867-876,共10页
基金
江苏省自主创新基金项目(CX(17)1003)
国家自然科学青年基金项目(31401610)
+1 种基金
中央高校基本科研业务费专项(KJQN201557)
南京农业大学工学院优秀青年人才科技基金项目(YQ201603)
文摘
为实现小麦呕吐毒素含量快速检测,采集了120个小麦赤霉病籽粒样本的高光谱图像,分别使用连续投影算法(SPA)、区间组合优化结合连续投影算法(ICO-SPA)对1000~2500nm范围的光谱进行特征波段提取,结合偏最小二乘回归(PLSR)、多元线性回归(MLR)和最小二乘支持向量机回归(LS-SVR)模型比较了基于三种特征变量输入的模型预测效果。结果表明,ICO-SPA提取出的22个特征波段能够反映病粒样本中淀粉、蛋白质、脂肪、纤维素等大分子含量的差异,比单独使用SPA可多提取淀粉含量信息,少提取已经被控制在同一水平的水分含量信息,能更全面真实地反映小麦感染赤霉病后内部大分子成分含量的变化,同时减少水分含量信息对近红外模型的干扰。基于ICO-SPA所选变量的建模效果优于SPA,其中以ICO-SPA-MLR效果最优,预测集相关系数、均方根误差和相对分析误差分别为0.921、0.375mg·kg^-1和2.789。这说明基于近红外高光谱技术结合ICO-SPA-MLR进行小麦赤霉病籽粒呕吐毒素定量检测是可行的。
关键词
近红外高光谱
呕吐毒素
定量检测
区间组合优化算法
连续投影算法
Keywords
Near-Infrared
hyperspectral
Vomiting
toxin
Quantitative
detection
interval
combination
optimization
algorithm(ICO)
Successive
projections
algorithm(SPA)
分类号
S512.1 [农业科学—作物学]
S375
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
模型集群分析策略联合ELM的土壤重金属Pb含量预测
肖烨辉
宋妮迪
孟盼盼
王培俊
范胜龙
《自然资源遥感》
CSCD
北大核心
2021
2
下载PDF
职称材料
2
基于ICO-SPA特征提取的近红外高光谱小麦赤霉病粒呕吐毒素含量预测
丁静
梁琨
韩东燊
徐剑宏
沈明霞
《麦类作物学报》
CAS
CSCD
北大核心
2019
7
下载PDF
职称材料
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统计分析
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