优化光谱指数结合PLSR的多金属矿区土壤As含量高光谱反演

优化光谱指数结合PLSR的多金属矿区土壤As含量高光谱反
演
周瑶;成永生;王丹平;张泽文;曾德兴;李向阳;毛春旺
【期刊名称】《中国有色金属学报》
【年(卷),期】2024(34)2
【摘要】砷(As)是我国多金属矿区的主要污染物之一,对环境、农业和人类健康构
成严重威胁。

近地高光谱技术具有快速、动态、无损、光谱分辨率高等优势,对于
多金属矿区土壤As污染监测与综合治理具有巨大应用潜力。

然而,由于受污染区域、土壤背景以及高光谱质量、光谱输入量等因素影响,高光谱反演模型的适用性和精
度差异较大。

本研究针对湘南某多金属矿区,基于Pearson相关性分析并结合变量投影重要性(VIP)准则,提取18种变换光谱形式下的单变量特征波段及4种光谱指
数算法下的优化光谱指数作为光谱输入量,建立偏最小二乘回归(PLSR)模型,实现了
矿区土壤As含量反演。

结果表明:倒数(RT)、对数(L)、平方根(Sqrt)、标准正态变量变换二阶导(SNV_SD)等变换后的光谱数据与As含量具有较高的相关性;优化光
谱指数能从二维光谱空间揭示As的光谱响应,相较于单变量特征波段,以优化光谱
指数为自变量构建的模型性能更优;比值指数(RI)模型的R_(c)^(2)、RMSE_(c)、
R_(p)^(2)、RMSE_(p)、RPD分别为0.908、50.8 mg/kg、0.949、35.6 mg/kg、4.45,是研究区土壤As含量反演的最优模型。

单变量特征波段结合优化光谱指数预测土壤As含量具有较好的可行性,可为多金属矿区土壤As污染高光谱快速监测提供科学依据。

【总页数】15页(P653-667)
【作者】周瑶;成永生;王丹平;张泽文;曾德兴;李向阳;毛春旺
【作者单位】中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室;有色资源与地质灾害探查湖南省重点实验室;中南大学地球科学与信息物理学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP79
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