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鹽漬土光譜曲線紅外波段遙感反演構建方法
【專利摘要】本發明公開了鹽漬土光譜曲線紅外波段遙感反演構建方法，包括如下步驟：a)通過具有特定采樣間隔的光譜儀器檢測鹽漬土樣本，從而得到與鹽漬土樣本對應的光譜曲線，光譜曲線具有多個數據點；b)對光譜曲線數據點進行一階導數，二階導數運算；c)在數據點處求曲率半徑，得到光譜曲線最小曲率半徑和對應波長；d)計算光譜曲線在對應波長處的變化頻率，得到光譜曲線的最大變化頻率fmax；e)即為最佳光譜分辨率，從而得到重構光譜曲線。本發明提供的方法克服了現有技術中數據冗余等缺點，同時還具有能夠無失真保存完整光譜信息、滿足鹽漬土監測需求等優點。
【專利說明】鹽漬土光譜曲線紅外波段遙感反演構建方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及遙感與光譜學分析領域，尤其涉及一種鹽潰土光譜曲線紅外波段遙感反演構建方法。
【背景技術】
[0002]21世紀以來，各國的土地資源越來越匱乏，鹽潰化土地作為潛在的可利用土地越來越得到重視，而借助遙感技術監測鹽潰化土壤資源成為了研究的熱點。鹽潰土的遙感監測是基于鹽潰土光譜曲線來實現的。目前，用于高光譜測量的儀器ASD Pro FR地物光譜儀可以獲取350-2500nm波長范圍的鹽潰化土壤光譜曲線，其光譜分辨率在可見光波段為1.4nm，在近紅外波段為2nm，AvaField-2地物光譜儀，其光譜響應范圍300-1700nm，在300-1040nm范圍內采樣間隔為0.59nm，在1040_1700nm范圍內采樣間隔為3.8nm等。
[0003]基于光譜特征的鹽潰土遙感監測精度與傳感器的光譜分辨率的緊密相關。為提高識別精度通常采用提高傳感器精度的方法，這往往造成光譜資源的浪費和信息處理量的無謂增加，給鹽潰土的遙感監測帶來不必要的麻煩。光譜曲線遙感反演構建的最佳分辨率是指既能滿足監測需求又不會造成數據冗余的采樣間隔，最佳分辨率可以保證實現遙感信息的無失真監測。無失真鹽潰土光譜曲線的獲得是鹽潰土遙感信息獲取的重要內容之一，獲得無失真鹽潰土光譜曲線的方法是遙感技術研究前沿和熱點，因此研發確定光譜曲線遙感反演構建最佳分辨率的方法具有重要的意義。
[0004]從信息論的角度看:確定光譜曲線遙感反演構建最佳光譜分辨率的本質是無失真重建信息(信號)的米樣間隔確定。
[0005]針對目前基于光譜特征進行鹽潰土遙感監測存在的問題是如何選擇確定遙感監測最佳光譜分辨率的需求，開發一種既能夠滿足遙感監測需求，又不會造成數據冗余，還能無失真保存完整信息的光譜曲線遙感反演構建最佳分辨率的確定方法就極其重要。

【發明內容】

[0006]有鑒于現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種鹽潰土光譜曲線紅外波段遙感反演構建方法，其能夠滿足鹽潰土監測需求且能夠大幅降低鹽潰土光譜冗余資源占用、無失真保存完整信息且能夠滿足鹽潰土檢測需求。
[0007]為實現上述目的，本發明提供了一種鹽潰土光譜曲線紅外波段遙感反演構建方法，具體地，本發明提供的技術方案如下:
[0008]一種鹽潰土光譜曲線紅外波段遙感反演構建方法，包括如下步驟:
[0009]a)通過具有特定采樣間隔的光譜儀器檢測鹽潰土樣本，從而得到波長λ與鹽潰土樣本的反射率R變化的光譜曲線，光譜曲線具有多個數據點；
[0010]b)在多個數據點處分別計算一階導數和二階導數；
[0011]c)根據一階導數和二階導數分別在多個數據點處求光譜曲線的曲率半徑，比較求得的多個曲率半徑，以得到光譜曲線的最小曲率半徑rmin和最小曲率半徑的對應波長入.rmm，
[0012]d)計算λΜ?η處的變化頻率，得到光譜曲線的最大變化頻率fmax ；
[0013]e)根據香農采樣定理，確定鹽潰土樣本光譜曲線紅外波段最佳光譜分辨率
【權利要求】
1.一種鹽潰土光譜曲線紅外波段遙感反演構建方法，其特征在于包括如下步驟: a)通過具有特定采樣間隔的光譜儀器檢測鹽潰土樣本，從而得到波長λ與所述鹽潰土樣本的反射率R變化的光譜曲線，所述光譜曲線具有多個數據點； b)在所述多個數據點處分別計算一階導數和二階導數； c)根據所述一階導數和二階導數分別在所述多個數據點處求所述光譜曲線的曲率半徑，比較求得的所述多個曲率半徑，以得到光譜曲線的最小曲率半徑rmin和所述最小曲率半徑的對應波長λ rmin； d)計算λ_處的變化頻率，得到所述光譜曲線的最大變化頻率^; e)根據香農采樣定理，確定所述鹽潰土樣本光譜曲線紅外波段最佳光譜分辨率AXoR=1/2fmax，利用所述最佳光譜分辨率Δλor得到重構光譜曲線。
2.如權利要求1所述的鹽潰土光譜曲線紅外波段遙感反演構建方法，其中所述光譜儀器的檢測波長范圍大于等于300nm，小于1700nm。
3.如權利要求1所述的鹽潰土光譜曲線紅外波段遙感反演構建方法，其中光譜曲線的檢測波長選取范圍大于等于400nm，小于1650nm。
4.如權利要求1所述的鹽潰土光譜曲線紅外波段遙感反演構建方法，其中所述一階導數和所述二階導數按如下公式計算:
R' (Ai) = [R(Ai+1)-R(Ai_1)]/(2A λ)；
R" (Ai) = [R(Ai+1)-2R(Ai)+R(Ai_1)]/(A λ)2 ； Ai為所述數據點i處的波長，R(Ai)為所述數據點i處的反射率，R' (Ai)和R" ( λ J分別為所述光譜曲線在波長λ i處的一階和二階導數，Δλ為λ η到λ i的波長間隔。
5.如權利要求1所述的鹽潰土光譜曲線紅外波段遙感反演構建方法，其中所述變化頻率按如下方法計算: ①當rnin≥1時，fmax在數值上等于r.； ②當Lin≥1時，fmax在數值上等于l/rmin。
【文檔編號】G01N21/3563GK103900989SQ201410160522
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月21日 優先權日:2014年4月21日
【發明者】申廣榮, 馬創, 王紫君, 程劍橋, 王小龍 申請人:上海交通大學