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综合光谱特征与地形因子的活动断裂区域地貌分类研究——以六棱山北麓断裂带为例

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第四纪研究 2025年第1期45卷 149-163页

作者：席茜魏占玉赵家豪耿爽石峰邹俊杰何宏林中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029 山西太原大陆裂谷动力学国家野外科学观测研究站太原030025 中交一公局集团有限公司北京100024 中国地震局地震预测研究所北京100036

活动断裂沿线地貌可以反映构造-地貌相互作用过程及其时空演变规律,精细的地貌类型划分是活动断裂定量研究的重要基础。当前地貌形态分类研究多基于DEM地形数据,通过确定不同尺度的地貌类型,利用聚类、基于规则、面向对象等方法进行分类... 详细信息

活动断裂沿线地貌可以反映构造-地貌相互作用过程及其时空演变规律,精细的地貌类型划分是活动断裂定量研究的重要基础。当前地貌形态分类研究多基于DEM地形数据,通过确定不同尺度的地貌类型,利用聚类、基于规则、面向对象等方法进行分类,但要实现地貌类型的精准划分,地形差异以及光谱特征都是必要的考虑因素。本研究结合高光谱数据和DEM数据,提取了不同地貌(基岩山地、沟谷、现代河床、黄土台地、冲洪积扇)的光谱特征曲线,并结合高程、坡度、坡向、粗糙度、地形起伏度这5个地形因子,利用光谱角分类算法(SAM)进行了分类实验,实现了对六棱山北麓断裂帅家梁至香草沟段两侧各1 km范围内的地貌类型精细划分。实验结果表明基岩山地和现代河床在540~730 nm波段范围得到显著区分,坡度和粗糙度是划分黄土台地与冲洪积扇边界的重要因子,总体分类结果精度达79.09%。此外,在黄土台地与冲洪积扇边界的6 m缓冲区内,53%的断层迹线与之重叠,这对活动断层空间分布和几何迹线有重要的指示作用。该算法能有效地把光谱特征信息纳入到六棱山北麓断裂地貌分类中,为活动断裂填图提供基础地貌数据,也可为其他区域构造地貌类型划分提供参考。

关键词：地貌分类光谱特征地形因子光谱角分类六棱山北麓断裂

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安吉小鲵栖息地典型植物光谱特征分析

地理空间信息 2025年第2期23卷 69-73,77页

作者：汪贤挺李俊青郎泽东沈家晓杨宇博凌在盈潘浩博王嘉芃安吉小鲵国家级自然保护区管理中心浙江湖州313300 杭州师范大学遥感与地球科学研究院浙江杭州311121 浙江省城市湿地与区域变化研究重点实验室浙江杭州311121

龙王山泥炭藓沼泽湿地是国家一级保护动物安吉小鲵的栖息地,近年来随着气候的变化,维管植物侵占程度加剧,生态功能不断退化,严重威胁安吉小鲵的生存与繁衍。分析湿地典型植物的光谱特征有助于后期利用遥感影像自动监测湿地植被动态变化... 详细信息

龙王山泥炭藓沼泽湿地是国家一级保护动物安吉小鲵的栖息地,近年来随着气候的变化,维管植物侵占程度加剧,生态功能不断退化,严重威胁安吉小鲵的生存与繁衍。分析湿地典型植物的光谱特征有助于后期利用遥感影像自动监测湿地植被动态变化。为此,利用FieldSpec4便携式地物光谱仪采集龙王山泥炭藓沼泽湿地4种典型植被的光谱数据,分析生长季泥炭藓与维管植物的冠层光谱特征差异及同种植物在不同季节的冠层光谱特征变化。结果表明:①与3种维管植物相比,泥炭藓在550 nm的绿色“反射峰”向长波方向移动,并且反射率低于维管植物;由于细胞含水量的差异,泥炭藓在970 nm处有明显的水吸收谷,这是区分维管植物与泥炭藓的最明显特征;②7月份是识别泥炭藓与维管植物的最佳月份。7月份泥炭藓的红边位置为701 nm,与其他3种维管植物的红边位置相差在16 nm以上,这是区别泥炭藓与维管植物的又一典型特征;除圆锥绣球与桂皮紫萁外,其他植物均可用红边位置区分;③泥炭藓在春、夏、秋的光谱曲线形态并无明显变化,而维管植物会随着细胞结构的衰老,光谱特征出现明显变化,秋季已不具备绿色植被的典型光谱特征,几乎变成一条向上的直线。

关键词：安吉小鲵泥炭藓维管植物光谱特征一阶导数

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光谱特征分析的城市道路提取

光谱学与光谱分析 2015年第10期35卷 2814-2819页

作者：赵文智雒立群郭舟岳俊于雪滢刘晖韦晶北京大学遥感与地理信息系统研究所 61243部队天津市蓟县规划局山东科技大学测绘科学与工程学院

道路是城市中典型的人造地物。利用高分辨率影像进行城市道路提取,对城市规划、交通发展具有重要意义。由于地物光谱的混淆性和异质性,利用传统基于光谱的分类方法很难将道路与其他城市地物区分开。针对这一问题,提出了一种利用道路边... 详细信息

道路是城市中典型的人造地物。利用高分辨率影像进行城市道路提取,对城市规划、交通发展具有重要意义。由于地物光谱的混淆性和异质性,利用传统基于光谱的分类方法很难将道路与其他城市地物区分开。针对这一问题,提出了一种利用道路边缘结构信息进行分类的方法,边缘作为光谱衍生信息对线性地物(如,道路等)识别具有明显的意义。首先,根据全色光谱波段纹理信息,利用改进的自适应Mean Shift算法进行边缘检测,最大限度减少噪声与伪边缘;然后,对边缘图像中的线段进行编组,利用统计模型依次对边缘线段求取统计特征,并将该统计特征与多光谱特征结合作为总分类特征;最后,利用监督学习方法对城市道路样本进行学习并对整个实验区域进行分类。结果表明将光谱信息与边缘统计特征融合对道路的识别精度为93%,相比传统方法78%的精度有显著的提高,因此,该方法是一种有效、可行的高分辨率遥感图像城市道路提取方法。

关键词：光谱特征边缘统计特征高分辨率影像道路提取

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农用地土壤As元素与叶片光谱特征关系研究

光谱学与光谱分析 2021年第9期41卷 2866-2871页

作者：刘维于强牛腾杨林哲刘泓君闫飞北京林业大学林学院北京100083

重金属污染是土壤环境污染中亟待解决的问题之一,重金属通过土壤向植物富集,危及人体健康,对生态环境产生巨大隐患。传统的土壤污染监测以化学方法为主,不仅费时费力且监测范围有限,而基于植被高光谱技术的土壤重金属监测方法能够快速... 详细信息

重金属污染是土壤环境污染中亟待解决的问题之一,重金属通过土壤向植物富集,危及人体健康,对生态环境产生巨大隐患。传统的土壤污染监测以化学方法为主,不仅费时费力且监测范围有限,而基于植被高光谱技术的土壤重金属监测方法能够快速准确地获取土壤重金属含量,突破植被屏障,提高土壤重金属监测效率。近年来,国内外许多学者致力于使用盆栽实验定量研究土壤污染物对植物光谱特征影响,而野外环境下的实验研究相对缺少,因此建立合适准确的野外土壤重金属预测模型具有重要意义,为改善耕地土壤质量提供参考。以北京市优势经济果树桃树为研究对象,在研究区均匀设置了50个采样点,利用FieldSpec 4便携式地物波谱仪测量桃树叶片光谱数据,同时采集土壤样本带回实验室检测分析获得土壤重金属含量数据。通过分析不同污染下桃树叶片在重金属胁迫下的叶片光谱特征,计算不同土壤重金属与叶片光谱之间的相关关系,确定土壤As元素与光谱反射率相关性更大,因此选择土壤As元素计算其与不同植被指数之间的相关系数,并用合适的植被指数构建土壤As元素预测模型。结果表明:污染区桃叶光谱反射率总体上比背景区的光谱反射率更高,其中760~1300 nm波长范围内对土壤重金属更加敏感,土壤重金属对叶片红、蓝、黄边位置干扰不明显,对红、蓝、黄边斜率敏感,且均呈正向相关性。光谱反射率与土壤Cr,Cu和Hg元素相关性较弱,与As,Pb和Cd元素在某些波段范围内达到0.1级显著相关,且总体相关曲线趋势相同,相关性大小依次排序为As>Pb>Cd。以相关性更强的土壤As元素与植被指数进行相关分析表明,土壤As元素与PRI1和PRI3均显著相关。使用SPSS数据分析软件以PRI1和PRI3为自变量,土壤As元素为因变量分别进行回归分析,检测结果发现,PRI3的指数预测模型(y=e^(43.644 x-39.386),R 2=0.937,RMSE=0.161)效果最好且具有更好的稳定性。

关键词：桃树叶片光谱特征土壤As元素植被指数回归模型预测

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积雪混合像元光谱特征观测及解混方法比较

光谱学与光谱分析 2012年第10期32卷 2753-2758页

作者：郝晓华王杰王建黄晓东李弘毅刘艳中国科学院寒区旱区环境与工程研究所甘肃兰州730000 草地农业生态系统国家重点实验室兰州大学草地农业科技学院甘肃兰州730020 中国气象局沙漠气象研究所新疆乌鲁木齐830002 中国科学院研究生院北京100049

积雪混合像元分解方法研究及积雪比例产品的发展是积雪遥感的重要研究方向。在我国北疆地区利用SVC HR-1024野外便携式光谱仪观测了已知积雪比例的混合像元光谱特征并进行系统分析,同时,采用四种混合像元分解模型对实测光谱进行解混及... 详细信息

积雪混合像元分解方法研究及积雪比例产品的发展是积雪遥感的重要研究方向。在我国北疆地区利用SVC HR-1024野外便携式光谱仪观测了已知积雪比例的混合像元光谱特征并进行系统分析,同时,采用四种混合像元分解模型对实测光谱进行解混及精度评价。结果表明反射率随积雪比例均匀下降并不呈均匀的线性变化,在不同波段呈非线性变化特征,积雪像元解混精度与观测尺度的不同有一定的联系,尺度越小,解混精度越低;进一步对实测光谱的解混结果表明,线性回归法精度较低,特别是对于积雪比例小于50%的解混结果不准确,稀疏回归解混法和非负矩阵解混法略高于线性混合像元分解法,但线性混合像元分解法运算效率最高,稀疏回归解混法运算效率最低,当对遥感图像进行解混时,要综合考虑四种方法的计算效率。通过将推动积雪混合像元分解定量遥感研究,并为遥感影像准确提取积雪比例提供理论依据。

关键词：积雪比例光谱特征解混算法

新疆天山北坡常见盐生植物端元尺度光谱特征及识别

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光谱学与光谱分析 2011年第12期31卷 3336-3341页

作者：张芳熊黑钢努尔巴依.阿布都沙力克栾福明新疆大学资源与环境科学学院新疆乌鲁木齐830046 教育部新疆大学绿洲生态重点实验室新疆乌鲁木齐830046 北京联合大学应用文理学院北京100083

通过野外定点光谱采样,从端元尺度对天山北坡四种常见的盐生植物芨芨草、苦豆子、樟味藜、骆驼刺进行了光谱特征分析和种类识别。结果表明:从CARI和SIPI两个常用的叶绿素高光谱指数来看,骆驼刺的叶绿素含量和类胡萝卜素含量均较高,苦豆... 详细信息

通过野外定点光谱采样,从端元尺度对天山北坡四种常见的盐生植物芨芨草、苦豆子、樟味藜、骆驼刺进行了光谱特征分析和种类识别。结果表明:从CARI和SIPI两个常用的叶绿素高光谱指数来看,骆驼刺的叶绿素含量和类胡萝卜素含量均较高,苦豆子虽然生长旺盛,由于受到光谱中花的因素影响,这两个指数值较低。苦豆子株冠郁闭度较高,其NDVI值高于其他三种植物。苦豆子和樟味藜的光谱位置参数较稳定,而芨芨草和骆驼刺则既存在BEP"红移",也存在REP"蓝移",红边和蓝边变化幅度较大。生长旺季中不同植物端元光谱曲线之间差异较小,存在明显的混合光谱现象,利用遥感常用的红/近红外特征空间难以准确区分樟味藜和骆驼刺。采用逐步多元判别分析,筛选出Rn,REP,Rg,MSAVI和CARI作为判别指标构建判别方程,芨芨草和樟味藜可以100%被识别,四种植物的判别总精度达92%以上。

关键词：端元光谱盐生植物光谱特征植物识别

高光谱图像特征结合光谱特征用于毛桃碰伤时间分类

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光谱学与光谱分析 2021年第8期41卷 2598-2603页

作者：欧阳爱国刘昊辰成龙姜小刚李雄胡宣华东交通大学机电与车辆工程学院水果智能光电检测技术与装备国家地方联合工程研究中心江西南昌330013

毛桃从果树上成熟到最后到达消费者手中,中间需要经过采摘、包装、运输等一系列过程,在每一个过程中都有可能产生碰伤果。因此查看哪一个过程产生的碰伤果最多,从而对加工过程进行针对性地改进就显得尤为重要。纵观国内外高光谱技术在... 详细信息

毛桃从果树上成熟到最后到达消费者手中,中间需要经过采摘、包装、运输等一系列过程,在每一个过程中都有可能产生碰伤果。因此查看哪一个过程产生的碰伤果最多,从而对加工过程进行针对性地改进就显得尤为重要。纵观国内外高光谱技术在检测水果碰伤方面的应用,绝大多数都是忽略图像特征而只使用了光谱特征,基于图像特征结合光谱特征建模的少之又少。其次在水果碰伤时间定性判别方面,多以天数为间隔,时间间隔较大意味着水果碰伤时间越久,其变化越明显,检测准确率也就越高,目前尚缺乏有效方法对于碰伤时间较短的水果进行碰伤时间分类。以90个模拟表面碰伤的毛桃为实验样本,分别采集毛桃碰伤12,24,36和48 h后的高光谱图像。毛桃样品的光谱特征提取是采用感兴趣区域的100个像素点的平均光谱以防止单个像素点的光谱信息与整体光谱信息差距较大;通过主成分分析(PCA)对毛桃图像进行降维后选取最能体现毛桃碰伤的PC1图像,在PC1图像的权重系数曲线中波峰波谷处挑选出4个特征波长点(512,571,693和853 nm)作为特征图像,特征图像灰度化操作后计算得到平均灰度值作为毛桃碰伤图像特征。最后基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)算法分别建立毛桃碰伤时间的光谱特征模型、图像特征模型以及图像特征结合光谱特征模型共三种判别模型,并且根据其分类准确率来判断模型的性能。结果表明:三种毛桃碰伤模型的分类准确率都随碰伤时间的增加而增加;基于径向基核函数(RBF_kernel)建立的图像特征结合光谱特征的模型预测效果最好,对碰伤12,24,36和48 h的毛桃样品识别正确率分别为83.33%,96.67%,100%和100%,这可能是由于具有非线性特点的径向基核函数所建立的模型更加适合用于毛桃碰伤时间的分类。图像特征结合光谱特征的模型能够较好地实现对水果碰伤时间的估计,可为水果外部品质分选提供一定的参考和依据,并对水果销售和深加工企业具有一定的借鉴意义。

关键词：高光谱成像图像特征光谱特征最小二乘支持向量机毛桃碰伤时间

不同高光谱特征参数区分马铃薯品种的优劣势分析

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光谱学与光谱分析 2018年第10期38卷 3215-3220页

作者：段丁丁何英彬罗善军王卓卓中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081 天津工业大学管理学院天津300387

对马铃薯关键生育期的高光谱遥感图像进行特征提取和分析,提出了一种快速区分不同马铃薯品种的方法。以两个早熟和中熟马铃薯品种为研究对象,采集其块茎形成期、块茎膨大期和淀粉积累期的冠层反射光谱曲线,对实测反射光谱曲线进行Savitz... 详细信息

对马铃薯关键生育期的高光谱遥感图像进行特征提取和分析,提出了一种快速区分不同马铃薯品种的方法。以两个早熟和中熟马铃薯品种为研究对象,采集其块茎形成期、块茎膨大期和淀粉积累期的冠层反射光谱曲线,对实测反射光谱曲线进行Savitzky-Golay滤波平滑和一阶微分处理,以高光谱位置参数、振幅参数、面积参数、宽度参数和反射率参数为研究指标,根据21个高光谱特征参数的贡献率大小,评价了其区分不同马铃薯品种的优劣。结果表明:(1)同一类高光谱特征参数在不同生育期区分马铃薯品种的能力不同:高光谱位置参数、宽度参数和反射率参数在块茎膨大期区分不同马铃薯品种的能力最强,淀粉积累期次之;高光谱振幅参数和面积参数在淀粉积累期的区分能力最强,块茎膨大期次之,五类高光谱特征参数在块茎形成期的区分能力均最差。(2)同一生育期5类高光谱特征参数区分马铃薯品种的能力也存在差异。在块茎形成期,五类高光谱特征参数的区分能力从强到弱依次为:反射率参数>振幅参数>面积参数>宽度参数>位置参数;在块茎膨大期和淀粉积累期,从强到弱依次为:面积参数>振幅参数>反射率参数>宽度参数>位置参数。综合能力从强到弱依次为:面积参数>振幅参数>反射率参数>宽度参数>位置参数。

关键词：光谱特征光谱参数马铃薯品种滤波处理一阶微分

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热处理绿黄色绿柱石光谱特征与颜色成因探究

光谱学与光谱分析 2020年第12期40卷 3795-3800页

作者：剡晓旭王沛炼岳素伟华南理工大学广州学院珠宝学院广东广州510800 华南理工大学广州学院珠宝研究所广东广州510800

绿柱石族宝石属六方晶系的铍-铝硅酸盐矿物,因含不同微量元素而呈绿、蓝、黄、红、粉、棕和黑色。绿黄色绿柱石和海蓝宝石常由不同价态的铁离子致色, Fe^3+和Fe^2+可以赋存于四面体位(Fe4^2+)、八面体位(Fe6^3+)和结构通道中([Fe2(OH)4]... 详细信息

绿柱石族宝石属六方晶系的铍-铝硅酸盐矿物,因含不同微量元素而呈绿、蓝、黄、红、粉、棕和黑色。绿黄色绿柱石和海蓝宝石常由不同价态的铁离子致色, Fe^3+和Fe^2+可以赋存于四面体位(Fe4^2+)、八面体位(Fe6^3+)和结构通道中([Fe2(OH)4]^2+),随着配位离子含量的改变,其颜色呈现变化。绿黄色绿柱石经热处理可以获得浅蓝色海蓝宝石, 300~550℃还原和氧化条件连续阶段性加热样品颜色依次呈浅绿色、淡黄绿色、浅黄色、淡蓝色和浅蓝色, 550~600℃褪色为淡蓝色,最佳颜色出现在500~550℃。利用中红外吸收光谱(mid FT-IR)、紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)和电子自旋共振波谱(EPR)对热处理前后绿柱石样品进行分析。Mid FT-IR光谱显示,样品热处理后与天然绿黄色绿柱石具有相似吸收光谱,归属于[Si6O(18)]基团特征振动的1 250~600 cm^-1区吸收峰向低波数方向偏移,峰值强度同时出现不同程度减弱,推测与通道中的Fe^3+被还原为Fe^2+导致的Fe^3+-O2-电荷迁移强度减弱和加热失水行为导致的结构水弯曲振动减弱有关。UV-Vis吸收光谱显示,还原和氧化气氛中的热处理绿柱石光谱特征基本一致,与天然样品相比,紫外-可见光区归属于O2-—Fe^3+电荷迁移的吸收峰向紫外区方向迁移形成322 nm吸收峰,6A(1g)→4T(2g)跃迁向紫区偏移产生370 nm附近吸收峰,6A(1g)→4Eg+4A(1g)跃迁向红区偏移产生427 nm附近吸收峰,导致Fe^3+禁戒跃迁减弱,样品黄色调消失;红区823 nm附近的宽吸收带增强且向可见光区偏移指示结构通道中Fe^2+含量增加,最终使样品呈现蓝色色调。EPR谱显示天然绿黄色绿柱石Al—O八面体和结构通道中存在Fe^3+和Mn^2+及OH自由基。结合UV-Vis结果分析认为,还原和氧化气氛热处理后样品结构通道中Fe^3+还原为Fe^2+, Al—O八面体中的Fe^3+禁戒跃迁减弱,二者共同作用使样品颜色逐渐由绿黄色转变为浅蓝色。

关键词：绿黄色绿柱石热处理光谱特征