【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及地理國情監(jiān)測，尤其是涉及一種基于航天高光譜遙感的土壤鹽堿化監(jiān)測方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、土壤鹽漬化是全球范圍內(nèi)廣泛存在的環(huán)境問題之一，特別是在干旱和半干旱地區(qū)尤為嚴(yán)重。土壤鹽漬化不僅限制了農(nóng)作物的生長和發(fā)展，降低了土地生產(chǎn)力，還可能導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境惡化。傳統(tǒng)的土壤鹽漬化監(jiān)測方法主要依賴于野外采樣分析，包括采集土壤樣本后帶回實驗室進(jìn)行化學(xué)成分分析等手段。然而，這種方法存在顯著缺點：首先，由于需要大量的人工操作，整個過程耗時較長；其次，高昂的人力與經(jīng)濟(jì)成本使得大范圍內(nèi)的土壤鹽漬化監(jiān)測變得非常困難；此外，點狀取樣的局限性導(dǎo)致難以全面反映區(qū)域內(nèi)土壤鹽漬化的實際狀況。
2、目前，隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，尤其是多光譜和高光譜遙感技術(shù)的應(yīng)用，人們開始嘗試通過遙感手段來實現(xiàn)土壤鹽漬化的監(jiān)測與評價。相較于傳統(tǒng)方法，遙感技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)大面積同步觀測，并且具有快速高效的特點。但是，目前大多數(shù)基于遙感技術(shù)的鹽漬土監(jiān)測評價仍主要依靠多光譜信息指數(shù)模型反演或信息提取的方式來進(jìn)行。雖然這些方法能夠在一定程度上反映出土壤鹽漬化的總體情況，但由于多光譜遙感光譜分辨率較低，無法有效捕捉到鹽分光譜診斷吸收特征及其對土壤中黏土礦物光譜的影響規(guī)律，因此在精確度方面存在一定局限性。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為了提高土壤鹽堿化監(jiān)測的精確度，本申請?zhí)峁┝艘环N基于航天高光譜遙感的土壤鹽堿化監(jiān)測方法及系統(tǒng)。
2、第一方面，本申請?zhí)峁┮环N基于航天高光譜遙感的土壤鹽堿化監(jiān)測方法，采用如下的技術(shù)方案：
3、
4、獲取目標(biāo)土壤區(qū)域的航天高光譜遙感數(shù)據(jù)；
5、對所述航天高光譜遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到地表反射率數(shù)據(jù)；
6、對所述地表反射率數(shù)據(jù)進(jìn)行逐像素分析，提取每個像素在預(yù)設(shè)波長處的光譜吸收數(shù)據(jù)；
7、根據(jù)每個像素在預(yù)設(shè)波長處的所述光譜吸收數(shù)據(jù)，基于預(yù)設(shè)算法計算得到每個像素的鹽堿化指數(shù)值；
8、基于每個像素的所述鹽堿化指數(shù)值進(jìn)行鹽堿化程度空間分析，得到所述目標(biāo)土壤區(qū)域的鹽堿化程度空間分布信息。
9、通過采用上述技術(shù)方案，基于碳酸根診斷光譜吸收特征對土壤中黏土礦物光譜的影響規(guī)律，本申請?zhí)峁┝艘环N面向高光譜遙感的新型土壤鹽堿化指數(shù)監(jiān)測方法，通過科學(xué)合理的數(shù)據(jù)處理流程和技術(shù)手段，不僅提高了土壤鹽堿化監(jiān)測的速度和效率，而且增強(qiáng)了評價結(jié)果的精確度和可靠性，能夠快速評價區(qū)域土壤鹽堿化分布情況，進(jìn)而為國土空間生態(tài)修復(fù)提供參考信息。
10、可選的，提取每個像素在預(yù)設(shè)波長處的光譜吸收數(shù)據(jù)包括：
11、提取每個像素在2200納米波長處的土壤吸收深度；以及，提取每個像素在2350納米波長處的土壤吸收深度和吸收波長數(shù)據(jù)。
12、通過采用上述技術(shù)方案，在2200納米和2350納米波長處提取光譜吸收數(shù)據(jù)，有利于準(zhǔn)確識別出土壤中碳酸鹽的吸收特征，為后續(xù)鹽堿化指數(shù)的計算提供關(guān)鍵參數(shù)。
13、可選的，所述提取每個像素在2200納米波長處的土壤吸收深度的步驟包括：
14、截取每個像素在2120納米到2290納米區(qū)間內(nèi)的光譜子集s2120-2290；
15、以所述光譜子集s2120-2290的兩端為連續(xù)統(tǒng)端點，基于直線型連續(xù)統(tǒng)進(jìn)行歸一化處理，得到連續(xù)統(tǒng)移除光譜
16、計算所述連續(xù)統(tǒng)移除光譜的最小值以及對應(yīng)波長w2200；
17、基于所述最小值和對應(yīng)波長w2200，計算得到對應(yīng)的土壤吸收深度d2200為：
18、
19、通過采用上述技術(shù)方案，對2120納米到2290納米區(qū)間內(nèi)的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)統(tǒng)歸一化處理，精確提取出碳酸根離子在2200納米附近的吸收特征，提供了一個數(shù)值化的吸收深度指標(biāo)，能夠定量反映土壤中碳酸根離子的存在情況，進(jìn)而評估鹽堿化程度。
20、可選的，所述提取每個像素在2350納米波長處的土壤吸收深度和吸收波長數(shù)據(jù)的步驟包括：
21、截取每個像素在2290納米到2390納米區(qū)間內(nèi)的光譜子集s2290-2390；
22、以所述光譜子集s2290-2390的兩端為連續(xù)統(tǒng)端點，基于直線型連續(xù)統(tǒng)進(jìn)行歸一化處理，得到連續(xù)統(tǒng)移除光譜
23、計算所述連續(xù)統(tǒng)移除光譜的最小值以及對應(yīng)波長w2350；
24、基于所述最小值和對應(yīng)波長w2350，計算得到對應(yīng)的土壤吸收深度d2350為：
25、
26、通過采用上述技術(shù)方案，對2290納米到2390納米區(qū)間內(nèi)的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)統(tǒng)歸一化處理，精確提取出特定礦物質(zhì)或化合物在2350納米附近的吸收特征，提供了一個數(shù)值化的吸收深度指標(biāo)，能夠定量反映土壤中特定礦物質(zhì)或化合物的存在情況，進(jìn)而評估鹽堿化程度。
27、可選的，所述預(yù)設(shè)算法的計算公式為：
28、
29、上式中，d2200為每個像素在2200納米波長處的土壤吸收深度，d2350為每個像素在2350納米波長處的土壤吸收深度，w2350為每個像素在2350納米波長處的吸收波長，k為比例常數(shù)，σ為標(biāo)準(zhǔn)差。
30、通過采用上述技術(shù)方案，對2200納米和2350納米波長處的光譜吸收數(shù)據(jù)進(jìn)行提取和分析，結(jié)合特定的預(yù)設(shè)算法(包含比值、比例常數(shù)和高斯函數(shù)項)，最終實現(xiàn)了對土壤鹽堿化程度的快速準(zhǔn)確評估。
31、可選的，得到所述預(yù)設(shè)算法的計算公式中的k值的步驟包括：
32、截取每個像素在2120納米到2290納米區(qū)間內(nèi)的光譜子集s2120-2290；
33、根據(jù)每個像素的所述光譜子集s2120-2290，計算對應(yīng)的平均光譜反射率值m2120-2290；
34、根據(jù)所有像素的所述平均光譜反射率值m2120-2290，計算得到平均值tm2120-2290；
35、根據(jù)每個像素的所述平均光譜反射率值m2120-2290和所述平均值tm2120-2290計算得到每個像素對應(yīng)的k值為：
36、通過采用上述技術(shù)方案，計算每個像素的平均光譜反射率，并結(jié)合整體影像的平均值來確定比例常數(shù)k，從而提供了每個像素相對于整體影像的標(biāo)準(zhǔn)化因子，使得鹽堿化指數(shù)i的計算更加準(zhǔn)確，能夠更好地反映局部變化。
37、可選的，基于每個像素的所述鹽堿化指數(shù)值進(jìn)行鹽堿化程度空間分析的步驟包括：根據(jù)每個像素的所述鹽堿化指數(shù)值，確定每個像素對應(yīng)的鹽堿化等級；
38、根據(jù)每個像素對應(yīng)的鹽堿化等級對每個像素用不同顏色表示，生成可視化的鹽堿化程度空間分布信息圖。
39、通過采用上述技術(shù)方案，生成的可視化地圖不僅能夠直觀地顯示不同區(qū)域的鹽堿化程度，還便于決策者快速了解整體狀況，并針對性地制定修復(fù)措施。
40、可選的，基于每個像素的所述鹽堿化指數(shù)值進(jìn)行鹽堿化程度空間分析的步驟包括：根據(jù)每個像素的所述鹽堿化指數(shù)值進(jìn)行等高線繪制，生成對應(yīng)的等值線圖。
41、通過采用上本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種基于航天高光譜遙感的土壤鹽堿化監(jiān)測方法，其特征在于，所述監(jiān)測方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于航天高光譜遙感的土壤鹽堿化監(jiān)測方法，其特征在于，提取每個像素在預(yù)設(shè)波長處的光譜吸收數(shù)據(jù)包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于航天高光譜遙感的土壤鹽堿化監(jiān)測方法，其特征在于，所述提取每個像素在2200納米波長處的土壤吸收深度的步驟包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于航天高光譜遙感的土壤鹽堿化監(jiān)測方法，其特征在于，所述提取每個像素在2350納米波長處的土壤吸收深度和吸收波長數(shù)據(jù)的步驟包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于航天高光譜遙感的土壤鹽堿化監(jiān)測方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)算法的計算公式為：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于航天高光譜遙感的土壤鹽堿化監(jiān)測方法，其特征在于，得到所述預(yù)設(shè)算法的計算公式中的k值的步驟包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于航天高光譜遙感的土壤鹽堿化監(jiān)測方法，其特征在于，基于每個像素的所述鹽堿化指數(shù)值進(jìn)行鹽堿化程度空間分析的步驟包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所
9.一種基于航天高光譜遙感的土壤鹽堿化監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測系統(tǒng)包括：
10.一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其特征在于：存儲有能夠被處理器加載并執(zhí)行如權(quán)利要求1到8任意一項所述方法的計算機(jī)程序。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于航天高光譜遙感的土壤鹽堿化監(jiān)測方法，其特征在于，所述監(jiān)測方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于航天高光譜遙感的土壤鹽堿化監(jiān)測方法，其特征在于，提取每個像素在預(yù)設(shè)波長處的光譜吸收數(shù)據(jù)包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于航天高光譜遙感的土壤鹽堿化監(jiān)測方法，其特征在于，所述提取每個像素在2200納米波長處的土壤吸收深度的步驟包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于航天高光譜遙感的土壤鹽堿化監(jiān)測方法，其特征在于，所述提取每個像素在2350納米波長處的土壤吸收深度和吸收波長數(shù)據(jù)的步驟包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于航天高光譜遙感的土壤鹽堿化監(jiān)測方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)算法的計算公式為：
...【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李士杰，何海洋，劉小玉，楊瀚文，秦昊洋，孫旭，王思琪，左增赟，
申請(專利權(quán))人：中國地質(zhì)調(diào)查局西安礦產(chǎn)資源調(diào)查中心，
類型：發(fā)明
國別省市：
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