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  《光谱学与光谱分析》(国际标准刊号:ISSN 1000-0593, CODEN码:GYGFED, 国内统一刊号:CN 11-2200/O4)是中国科学技术协会主管,中国光学学会主办,由钢铁研究总院、中国科学院物理研究所、北京大学、清华大学共同承办的专业性学术刊物,主要报道我国光谱学与光谱分析学科具有创新性的研究成果,反映国内外光谱 ...

基于空间谱的玉米叶片铜铅污染区分及程度监测

作者: 杨可明 张伟 王晓峰 孙彤彤 程龙

关键词: 重金属污染 玉米叶片光谱 二维多重信号分类 空间谱 光谱特征区间

摘要:利用高光谱遥感技术监测并识别农作物受重金属污染信息是当今热点,研究设置了不同浓度铜离子(Cu2﹢) 、铅离子(Pb2﹢)胁迫梯度的玉米盆栽实验,并测取了玉米叶片的光谱及叶片中重金属离子与叶绿素含量.基于获取的光谱数据,将光谱划分为紫谷、蓝边、绿峰、红谷、红边和红肩六个光谱特征区间,通过光谱的一阶微分和二维多重信号分类(2D-MUSIC)算法构造空间谱,对各光谱特征区间进行变换分析.实验结果表明:蓝边、绿峰和红边阵列信号的空间谱在Cu2﹢胁迫下为双高峰,在Pb2﹢胁迫下为单高峰,以此能够快速、直观地区分玉米叶片所受重金属污染的Cu2﹢和Pb2﹢元素类别.红谷和红肩阵列信号空间谱的方位角谱峰值与玉米叶片中Cu2﹢含量的相关系数分别达到-0.954 5和-0.964 8 ,说明用于监测Cu2﹢污染程度时效果理想;紫谷阵列信号空间谱的方位角谱峰值与玉米叶片中Pb2﹢含量的相关系数达到 -0.999 8 ,说明用于监测Pb2﹢污染程度时效果理想.同时通过与常规重金属污染监测方法绿峰高度(G H ) 、红边位置(REP)、红边最大值(MR)、红边一阶微分包围面积(FAR)的应用结果进行比较分析,空间谱法的应用结果与玉米叶片中重金属离子含量的相关性较高,从而验证了空间谱应用于玉米重金属污染信息监测具有更好的有效性和优越性.


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