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历代景德镇青花瓷光谱特征分析研究

光谱学与光谱分析 2019年第3期39卷 942-947页

作者：赵恒谦强加成赵红蕊赵学胜中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 清华大学土木系地球空间信息研究所北京100084 清华大学3S中心北京100084

景德镇青花瓷是我国最具代表性的陶瓷品种之一,具有很高的学术价值和社会经济价值。不同年代的青花瓷仅靠外观难以区分,如何快速准确区分不同年代的景德镇青花瓷是文物保护界面临的一个难题。高光谱技术是一种完全无损的分析方法,并已... 详细信息

景德镇青花瓷是我国最具代表性的陶瓷品种之一,具有很高的学术价值和社会经济价值。不同年代的青花瓷仅靠外观难以区分,如何快速准确区分不同年代的景德镇青花瓷是文物保护界面临的一个难题。高光谱技术是一种完全无损的分析方法,并已经在壁画、字画等文物的颜料分析中得到成功应用,目前还没有关于瓷器文物的高光谱研究成果出现。选取28个历代景德镇青花瓷碎片样本,使用地面光谱仪测量样本胎釉和青花料部位反射率光谱,分析其典型光谱特征,并对历代青花料光谱特征参量变化趋势进行了分析。研究表明,青花料部位在可见近红外波段光谱特征较为显著,历代青花料光谱特征参量有较明显的差异,并有一定的变化规律。高光谱技术对于景德镇青花瓷的断代研究有很大潜力。

关键词：景德镇青花瓷高光谱技术光谱特征分析

典型重金属污染水体光谱特征分析——以广东省大宝山尾矿水为例

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光谱学与光谱分析 2019年第10期39卷 3237-3244页

作者：梁业恒邓孺孺黄靖岚熊龙海秦雁刘朱婷中山大学地理科学与规划学院广东广州510275 广东省水环境遥感监测工程技术研究中心广东广州510275 中山大学新华学院广东广州510520 广东省环境监测中心广东广州510308

目前水体重金属遥感反演相关研究仍比较薄弱。自然界中重金属污染水体的光谱特征研究是重要的基础性工作,是将来实现卫星遥感反演时波段选择的重要理论依据,也是遥感反演模型所必须的基础参数。首先利用Analytical Spectral Devices(ASD... 详细信息

目前水体重金属遥感反演相关研究仍比较薄弱。自然界中重金属污染水体的光谱特征研究是重要的基础性工作,是将来实现卫星遥感反演时波段选择的重要理论依据,也是遥感反演模型所必须的基础参数。首先利用Analytical Spectral Devices(ASD)光谱仪,测量获得以大宝山尾矿水为例的典型重金属污染水体在两种水深和两种光照条件下的离水反射率光谱曲线,发现在600~700 nm(红波段)均有稳定的反射峰,然后进一步与自然界常见的两类水体(浑浊水体和富营养化水体)的反射峰位置进行对比,发现:以长湖水库石英砂厂附近为例的浑浊水体反射峰在550~700 nm(绿、红波段),以北江韶关冶炼厂附近为例的富营养化水体反射峰在550~600 nm(绿波段),3种水体的反射峰位置各异,说明该重金属污染水体反射率光谱与这两类水体具有很好的可分性。然后在测量水体反射率基础上,结合水质遥感模型和进行室内消光系数测量,反演得到大宝山尾矿水体的总散射系数和总吸收系数光谱,并进一步分离水分子吸收作用,最终得到水中成分的综合吸收系数光谱曲线,结果表明:在紫光波段吸收最强,在红光波段吸收最弱;具体表现为:从400 nm开始,吸收系数快速递减,在蓝绿光波段递减速度变缓,从黄光波段又开始快速递减,到676 nm达到极小值,然后又快速增强至750 nm,随后变化减缓。最后结合水样的水质化验结果,对该重金属污染水体的光谱成因进行分析,发现现场水色和水中成分的综合吸收系数光谱特征皆与作者前期研究测量获得的硫酸铁溶液颜色及其吸收系数光谱特征吻合,因此认为水中成分的光谱特征是由硫酸铁及其水解产物所引起。以上说明该重金属污染水体的光谱特征明显,反射峰和强吸收波长位置明确,这是将来利用卫星遥感手段反演水中重金属浓度的重要特征波段。该研究获得了以大宝山尾矿水为例的典型重金属污染水体反射率、消光系数、散射系数和吸收系数的光谱结果,为日后推广至其他种类重金属矿的尾矿水体及水中成分光学参数反演提供方法依据,也为将来利用卫星遥感技术对水中重金属浓度进行定量提取打下良好的理论基础。

关键词：水体重金属污染反射率光谱吸收光谱光谱特征分析水体重金属遥感

基于便携式地物光谱仪的常见宝玉石材质反射率光谱特征分析

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矿物岩石 2021年第2期41卷 1-12页

作者：赵恒谦李坤恒郭丽康志娟王雪飞郝云昊金倩煤炭资源与安全开采国家重点实验室(中国矿业大学) 北京100083 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院北京100083 河北省地质实验测试中心河北保定071051 河北省矿产资源与生态环境监测重点实验室河北保定071051

以傅里叶红外光谱与拉曼光谱为代表的宝玉石光谱分析法,虽然广泛应用,但仪器便携性有一定局限,难以对大体积或依附于金属类、纺织品类文物上的宝玉石进行原位无损检测。高光谱技术来源于卫星遥感,在地面实验中可以分为不成像的便携式地... 详细信息

以傅里叶红外光谱与拉曼光谱为代表的宝玉石光谱分析法,虽然广泛应用,但仪器便携性有一定局限,难以对大体积或依附于金属类、纺织品类文物上的宝玉石进行原位无损检测。高光谱技术来源于卫星遥感,在地面实验中可以分为不成像的便携式地物光谱仪和图谱合一的高光谱成像仪。本研究采用便携式地物光谱仪对十余种宝石,包含透闪石、堇青石等无机盐类宝石,红宝石、蓝宝石等氧化物宝石,琥珀、蜜蜡等有机宝石进行观测,并对三类宝玉石的光谱特征进行了分析总结,得到以下结论:大部分无机盐类宝玉石均存在吸附水、羟基或者是羟基与阳离子的结合水光谱特征,且在2 000~2 400 nm有各自的特征基团的特征吸收峰;氧化物宝石在400~1 100 nm含有大量阳离子特征;有机宝石吸收特征峰以有机键氨基的倍频、组合频特征为主,是与前两类无机宝石区分的主要依据。研究表明高光谱分析能够准确鉴别出不同种类的宝玉石材质,在宝玉石类文物的快速无损鉴别、品质、产地分析等方面有较大潜力。

关键词：便携式地物光谱仪宝玉石材质鉴定光谱特征分析

三江源区不同退化程度的高寒草甸光谱特征分析

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地球信息科学学报 2012年第3期14卷 398-404页

作者：喻小勇邵全琴刘纪远胡卓玮首都师范大学资源环境与旅游学院北京100048 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101

青海三江源区是长江、黄河、澜沧江3大河流的发源地。草地是该区域的主体生态系统,高寒草甸是其主要类型。近30年来,三江源地区草地发生了大面积的退化,不同退化程度的高寒草甸光谱特征是高寒草甸遥感分类和退化监测的重要依据。2009年... 详细信息

青海三江源区是长江、黄河、澜沧江3大河流的发源地。草地是该区域的主体生态系统,高寒草甸是其主要类型。近30年来,三江源地区草地发生了大面积的退化,不同退化程度的高寒草甸光谱特征是高寒草甸遥感分类和退化监测的重要依据。2009年8月作者在青海省三江源区对高山嵩草、矮嵩草和藏嵩草3种未退化高寒草甸,以及4种不同退化程度的高山嵩草草甸,进行了地面光谱测量和草地样方调查。同时对实测光谱曲线进行了比较,提取和分析了它们在557nm、675nm和760nm处反射率,以及"红边"斜率。结果表明,3种高寒草甸的光谱曲线,以及4种退化程度高寒草甸和未退化高寒草甸的光谱曲线在557nm处的反射率差异较小,在675nm和760nm处的反射率及"红边"斜率存在明显差异,能有效区分高寒草甸,可为高寒草甸遥感自动分类和退化监测提供依据。不同退化程度的高寒草甸地上生物量与其光谱曲线的"红边"斜率和归一化植被指数(NDVI)线性拟合的确定系数分别为0.93和0.87,其相关性较好,可用于高寒草甸地上生物量的估算。本文提取的光谱反射率的"红边"斜率不仅能有效区分3种典型高寒草甸和不同退化程度的高寒草甸,且与高寒草甸地上生物量的关系优于NDVI,对高寒草甸识别分类,退化监测和生物量估算有重要意义。

关键词：高寒草甸草地退化植被光谱光谱特征分析

内蒙古不同利用方式温性草原植被光谱特征分析

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草地学报 2013年第2期21卷 243-252页

作者：曹巍邵全琴喻小勇樊江文中国科学院地理科学与资源研究所北京100101

人类对草地资源的利用方式和利用程度影响着草地的生长发育,进而影响草地的光谱特征。采集不同利用方式下内蒙古锡林郭勒盟温性草原地面高光谱数据并分析其光谱特征,可为温性草原植被类型遥感分类和草地退化遥感监测提供基础数据。结果... 详细信息

人类对草地资源的利用方式和利用程度影响着草地的生长发育,进而影响草地的光谱特征。采集不同利用方式下内蒙古锡林郭勒盟温性草原地面高光谱数据并分析其光谱特征,可为温性草原植被类型遥感分类和草地退化遥感监测提供基础数据。结果表明:750～950nm处反射率、730nm处反射率的一阶导数、红边斜率、NDVI和EVI等特征值的组合可以将粟(Setaria italica)、大针茅(Stipagrandis)及羊草(Leymus chinensis)植被类型加以区分;且红边斜率、NDVI和EVI等特征值分别能对内蒙古温性草原围封和天然放牧2种利用方式下大针茅植被,以及打草前和打草后的羊草打草地进行区分。在内蒙古温性草原,NDVI与植被覆盖度和地上生物量的相关性较好,线性拟合R2分别为0.601和0.818,优于EVI的0.281和0.675,因此在估算该地区草地生物量和植被盖度时,应选择植被指数NDVI而非EVI,且用NDVI来估算地上生物量的可信度远高于植被盖度。

关键词：温性草原植被光谱光谱特征分析利用方式

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典型建筑垃圾光谱特征分析

测绘通报 2021年第S2期 35-38页

作者：贾竞珏刘扬陈强高思岩北京建筑大学测绘与城市空间信息学院北京102616 北京建筑大学北京未来城市设计高精尖创新中心北京100044

随着城市建设与改造的提速,建筑垃圾污染和垃圾围城问题日益严峻。针对目前建筑垃圾识别、定位和监管等问题,本文尝试利用曲线平滑预处理和包络线去除的方法对红砖、水泥、渣土、石灰和混凝土5种常见的典型建筑垃圾开展试验,研究不同种... 详细信息

随着城市建设与改造的提速,建筑垃圾污染和垃圾围城问题日益严峻。针对目前建筑垃圾识别、定位和监管等问题,本文尝试利用曲线平滑预处理和包络线去除的方法对红砖、水泥、渣土、石灰和混凝土5种常见的典型建筑垃圾开展试验,研究不同种类建筑垃圾的光谱特征与差异性,结果表明:(1)在可见光380~780 nm范围内,各光谱曲线的反射率均快速上升;(2)在近红外780~1500 nm范围内,建筑垃圾光谱反射率具有良好的识别可分性;(3)波长范围在1913~1932 nm之间,各类建筑垃圾光谱曲线均出现了明显的反射波谷;(4)包络线去除后,混凝土的包络线数值最高为0.9570,渣土的包络线数值最低为0.7371。

关键词：建筑垃圾光谱特征分析 SG平滑处理包络线去除

基于HSI高光谱数据的水稻光谱特征分析与识别技术研究

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基于HSI高光谱数据的水稻光谱特征分析与识别技术研究

作者：贾德伟广西师范学院

学位级别：硕士

水稻是中国的主要粮食作物,实时准确地获取水稻面积等信息,有利于国家粮食安全和贸易安全的保证。传统水稻遥感监测主要集中利用TM、CBERS星的CCD数据以及MODIS数据。HSI数据是国内首个航天高光谱数据,国内对HSI数据在水稻分类识别中的... 详细信息

水稻是中国的主要粮食作物,实时准确地获取水稻面积等信息,有利于国家粮食安全和贸易安全的保证。传统水稻遥感监测主要集中利用TM、CBERS星的CCD数据以及MODIS数据。HSI数据是国内首个航天高光谱数据,国内对HSI数据在水稻分类识别中的研究几乎空白。以广西玉林市-博白地带2010年10月22日的一景HSI数据为研究区,主要进行了如下研究工作: (1)HSI数据介绍和预处理研究:对HSI数据的特点、命名规则等进行介绍。针对HSI数据产品特点,对HSI数据进行包括数据格式转换、绝对辐射亮度值变换、FLAASH大气校正、质量差波段去除和几何精校正等预处理工作。 (2)晚稻等地物类光谱特征分析:数据预处理后,根据研究区概况和同时相HJ-1A星CCD多光谱数据情况,获取晚稻等地物的空间信息,并得到不同地物在HSI数据的光谱变化曲线,分析晚稻与其它地物的光谱差异,为波段选择做好铺垫。 (3)波段选择方法研究:通过对信息量和类别可分性波段选择方法进行研究,在此基础上,提出改进的基于信息量和类别可分性的组合波段选择方法,最后选择得分值排序靠前的30个波段作为波段选择结果,为后面的精准分类做了铺垫。 (4) SVM在研究区晚稻识别研究:基于SVM和MLC理论,进行HSI数据的晚稻识别,得出波段选择后,SVM对HSI数据总体分类精度最高,其次为波段选择后的MLC方法,而基于非波段选择数据的分类准确率低于波段选择后的结果,证明波段选择在高光谱遥感分类中的必要性,并说明SVM在高光谱分类中的优越性;在SVM理论下,HSI数据晚稻识别精度和同时相CCD数据对比,得出前者总体精度为89.46,略低于后者3.36个百分点,但其仍具有较高的分类精度,可为进一步的定量遥感奠定基础。

关键词：水稻 HSI数据光谱特征分析识别技术支持向量机

基于高光谱影像的南矶湿地光谱特征分析及分类

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基于高光谱影像的南矶湿地光谱特征分析及分类

作者：冯钱云江西理工大学

学位级别：硕士

高光谱数据具有光谱分辨率高、波段多而窄等显著优势,在分析地物光谱差异及地物识别分类方面具有较大潜力。南矶湿地是鄱阳湖湿地的重要保护区,湿地地物受湖区水位影响而形成了复杂的类型,高光谱遥感的迅速发展为大范围地物的光谱特征... 详细信息

高光谱数据具有光谱分辨率高、波段多而窄等显著优势,在分析地物光谱差异及地物识别分类方面具有较大潜力。南矶湿地是鄱阳湖湿地的重要保护区,湿地地物受湖区水位影响而形成了复杂的类型,高光谱遥感的迅速发展为大范围地物的光谱特征分析和精细分类提供了重要的研究方法和手段。本文基于“珠海一号”高光谱影像,利用纯净像元指数从影像中直接选取地物纯净像元,形成南矶湿地地物光谱数据,对光谱数据进行包络线去除和一阶导数变换并分析地物变换前后的光谱特征;采用光谱极差阈值法、光谱标准差阈值法和光谱数据误差范围阈值法三种特征波段选择方法,获取不同时期、不同光谱变换下不同地物的特征波段,并利用马氏距离法评价特征波段效果,去除不敏感波段;利用最终特征波段形成不同组合方案,运用随机森林分类算法实现对南矶湿地地物进行分类研究,并对比不同组合方案的分类精度。得出以下结论:纯净像元指数作为成熟的纯净像元提取手段,可以有效选择各类地物的纯净样本,所选的地物样本符合各类地物的固有光谱特征。光谱变换有效放大了地物之间的细微特征,包络线去除法由于能够放大地物原本的吸收特征,使得地物之间的差异显著增大,对植被可见光区域的放大效果尤其明显,一阶导数使得光谱变化范围压缩,需要定量分析来确定具体特征位置;基于统计学的光谱特征波段选择方法能有效识别不同地物的特征波段,其中,光谱数据误差范围阈值法选择出了最多的特征波段,光谱标准差阈值法次之,光谱极差阈值法并未选择出区分各地物的特征波段,其原因可能是是样本点光谱数据波动过大导致。特征波段组合可以有效提高研究区地物分类精度,基于原始数据+包络线去除+一阶导数特征波段组合的总体分类效果最好,总体分类精度为92%,Kappa系数为0.9046,其中,其余地物被分为居民地以及裸滩被分为蓝绿色水体现象严重。本研究挖掘了“珠海一号”高光谱影像数据进行湿地研究的潜力和可能性,研究成果为该影像数据在湿地地物遥感信息解译提供了基础,对淡水湖泊湿地中地物光谱识别和分类研究具有重要借鉴意义,为湖泊湿地及湖泊生态环境的保护决策提供了科学依据。

关键词：鄱阳湖高光谱遥感光谱特征分析特征波段精细分类

云南个旧普雄多源光谱遥感矿物光谱特征分析及找矿信息提取

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云南个旧普雄多源光谱遥感矿物光谱特征分析及找矿信息提取

作者：吴浩中国地质大学

学位级别：硕士

云南省个旧普雄地区位于个旧西区,建水县东南,该区具有多期次的岩浆活动,区内断裂构造对成矿流体的运移及富集具有一定的控制作用。本文综合利用多源遥感数据的空间特征和光谱特征,结合研究区三维遥感影像进行线性构造解译,并对解译成... 详细信息

云南省个旧普雄地区位于个旧西区,建水县东南,该区具有多期次的岩浆活动,区内断裂构造对成矿流体的运移及富集具有一定的控制作用。本文综合利用多源遥感数据的空间特征和光谱特征,结合研究区三维遥感影像进行线性构造解译,并对解译成果进行定性、定量分析,总结其空间分布特征,探索与已有矿(床)点的相关性。以野外岩矿样品实测光谱为参考,综合分析矿物标型光谱、矿物像元光谱特征,依据多源遥感数据的特点,建立相应的直接或间接的矿石信息识别标志,并分别利用合适的技术手段提取标志信息,对比多源数据的矿物信息识别效果。本研究主要内容如下：(1)收集覆盖研究区的ALI、ASTER多光谱数据,Hyperion高光谱影像及数字高程模型,并进行相应的辐射定标、大气校正、子区裁剪等预处理工作。Hyperion数据预处理较为复杂,还包括未定标和受水汽影响波段的去除、坏线修复、条纹去除、smile效应去除;(2)将ALI数据全色波段与ASTER可见光-近红外多光谱波段进行融合处理,结合DEM数据制作三维影像。综合利用多源遥感数据的空间信息、光谱信息和三维信息,以研究区已有的构造信息为参考建立色调、水系及微地貌解译标志,进而对全区进行线性构造解译;(3)将研究区线性构造解译成果与已有矿(床)点做空间叠加,定性分析其相关性,并从定量的角度统计其方位、强度特征,线性构造密度特征及分形特征,阐明区域构造格局与局部构造异常的相互关系、局部构造异常与矿化点之间的联系,降低目视判别的主观随意性,为矿产预测提供定量化信息;(4)从库中矿物标型光谱出发,归纳与个旧普雄研究区相关蚀变矿物的稳定吸收特征,吸取先验知识;然后对野外采集的样品进行光谱测试与特征分析,建立了矿石信息提取标志;最后从ALI+ASTER和Hyperion影像中提取出研究区矿物(组合)像元光谱,建立地面信息与影像信息之间的联系;(5)以矿物像元光谱特征为基础,将奇异值分解技术应用于ALI+ASTER数据的蚀变矿物信息提取,并利用SIDSCAtan光谱匹配算法识别Hyperion影像中的矿物信息,对比多源遥感数据信息提取效果及分析其找矿意义。通过以上研究工作得到如下结论和认识：(1)本区线性构造以小断裂为主,局部发育具控制性的大断裂,且小断裂主要分布于南北两条大断裂附近。构造主要方位为北东向,次为北西向。该区线性构造信息具有极好的分形特征。线性构造分维高值区、构造信息密度高值区和已有矿床点的空间分布基本一致,说明了构造对成矿流体具有较强的控制作用,对成矿有利地段的圈定具有指示意义;(2)普雄研究区内矿石的主要矿物在可见光-短波红外区间不具有稳定的吸收特征,但由成矿热液交代作用和后期风化作用形成的含铁矿物或泥化矿物在矿石光谱中可形成重要的特征吸收谱带,分析可知本区的含铁矿物和泥化矿物可作为研究区内矿石信息的直接和间接提取标志;(3)从整体上来看ALI+ASTER多光谱数据和Hyperion高光谱数据分别提取的蚀变矿物信息与大部分实地检验结果较为吻合,由于受数据特点及处理过程的影响在局部地区矿物识别能力较差。从空间分布来看,两种数据提取的矿物信息在轮廓上具有相似性,在边缘上Hyperion数据的信息提取可靠性高于ALI+ASTER。个旧普雄研究区线性构造、蚀变矿物信息与矿(床)点在空间分布上具有较好的一致性,说明本文提取的找矿信息对研究区内矿(床)点的勘查具有一定的指示意义。

关键词：多源遥感数据光谱特征分析奇异值分解光谱相关角光谱信息散度蚀变矿物线性构造