[發明專利]基于室內標樣高光譜特征的土壤重金屬Cd含量反演建模及其光譜響應特征波段識別方法

有效

• 申請號: 201710120751.0
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN106918565B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 鄒濱;姜曉璐
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 歐陽迪奇

1.一種基于室內標樣高光譜特征的土壤重金屬Cd含量反演建模及其光譜響應特征波段識別的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：制作土壤標樣；

步驟2：從土壤標樣中獲取重金屬Cd含量與土壤光譜數據，對土壤重金屬Cd含量進行分析，并對光譜數據進行預處理；

步驟3：基于步驟2轉換得到的光譜數據的土壤重金屬Cd含量反演建模，實現光譜響應特征波段識別。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1中所述的制作土壤標樣，包括以下步驟：

步驟1)：制作多個不同Cd污染含量下的標準土壤樣本；

步驟2)：采集研究區未經重金屬污染的背景土壤樣本若干個，并在處理后進行稱量，得到多份標準質量的標樣添加土壤底樣；

步驟3)：取步驟2)處理后的標樣添加土壤底樣一份，采用三酸消化——原子吸收分光光度法實驗室化學分析測定背景土壤重金屬Cd含量；

步驟4)：計算達到步驟1)中設定的Cd污染含量值需向標準質量底樣中添加的1000mg/kg的Cd標準溶液量；

步驟5)：按步驟4)中計算得到的Cd標準溶液量依次添加到步驟2)獲取的土壤底樣中，制得土壤標準樣本；

步驟6)：采用三酸消化——原子吸收分光光度法實驗室化學分析測定步驟5)中制得的土壤標樣，準確獲取土壤標樣重金屬Cd含量。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2中所述的土壤污染標樣光譜與背景樣本光譜作比值的光譜預處理方法，包括以下步驟：

步驟(1)：將實驗室人為添加Cd污染標樣制作的土壤標樣光譜與未經人為添加重金屬Cd標準溶液的土壤背景樣本光譜同時做10nm間隔重采樣—標準正態變換(SNV)—一階/二階微分處理，得到轉換后的光譜數據；

步驟(2)：將經步驟(1)光譜變換后的土壤污染標樣光譜與背景樣本光譜作比值，得到光譜特征數據，計算公式如下：

R_i＝A_i/B_i(i＝1,2,…,n)

式中，n代表光譜波段數，i代表第i個波段，A_i代表第i個波段的步驟(1)光譜轉換后的土壤污染樣本光譜反射率，B_i代表第i個波段的步驟(1)光譜轉換后的土壤光譜反射率，R_i代表第i個波段經比值變換后得到的光譜反射率，作為土壤重金屬Cd含量高光譜反演建模輸入變量光譜特征數據。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟3中所述的根據光譜數據的土壤重金屬Cd含量反演建模的表達式為：

Y＝α₁x₁+α₂x₂+…+α_mx_m+β

其中x₁,x₂,…,x_m為特征波段光譜反射率，α₁,α₂,…,α_m為參數向量，β為常系數，Y代表土壤重金屬Cd含量。