[發明專利]一種基于高光譜影像的區域有機質含量估算方法和裝置

有效

• 申請號: 201910950279.2
• 申請日: 2019-10-08
• 公開（公告）號: CN110687053B
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 陸洲;范澤孟;張序;郭晗
• 申請（專利權）人: 中國科學院地理科學與資源研究所;中科禾信遙感科技（蘇州）有限公司;蘇州科技大學
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25;G01N21/47
• 代理公司: 蘇州知途知識產權代理事務所(普通合伙) 32299
• 代理人: 陳瑞瀧

本申請涉及一種基于高光譜影像的區域有機質含量估算方法和裝置，先采集某一區域中的某些地點的土壤有機質數據及所述地點的高光譜影像數據，通過數據分析出9種一維光譜和9種一維光譜對應的二維光譜，分別根據一維光譜和/或二維光譜分別建立若干不同的模型，對比所有的一維光譜和/或二維光譜的四種模型下的擬合精度，選取出精度最高的光譜及使用的模型，并根據選取的光譜和模型對區域剩余地區的土壤有機質數據進行評估。通過上述步驟，篩選出來了評估所用的精度最高的一維光譜或二維光譜類型以及使用的模型，最終能夠得到對該區域有機質含量精度最高的估算方法，并且該方法能夠適用于任何地區的有機質含量的檢測。

技術領域

本申請屬于光譜影像應用技術領域，尤其是涉及一種基于高光譜影像的區域有機質含量估算方法和裝置。

背景技術

土壤有機質是評價土壤肥力的重要指標。其含量的高效監測是土地資源有效管理利用、種植業精細化運營的必要條件和必然趨勢。傳統土壤有機質監測以室內測定為主，操作繁瑣、耗時費力。航空、航天遙感以其高效、環保等特點在土壤有機質監測中應用日趨廣泛，但其影像獲取周期長，覆蓋不完全的缺點制約著它在田間尺度中應用。相較之下機載高光譜獲取信息的快速、實時、準確、無破壞性優勢逐漸凸顯[2]，將其用于田間尺度土壤有機質的監測，必將促進現代化農業的進步，推動精準農業的快速發展。

21世紀，無人機(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)遙感技術快速發展，并應用于田間尺度的高分辨率土壤調查與制圖。國內外學者利用無人機遙感高光譜數據對土壤有機質開展了眾多研究。Peon J利用高光譜掃描儀(AHS)作為山區植被覆蓋區數據源建立了土壤有機質多元回歸預測模型并取得了良好的效果。Xu SX等利用Vis-NIR光譜結合SVMR對水稻土有機質進行監測，發現SVMR對水稻土有機質檢測具有很大的潛力，建立的土壤有機質預測模型精度R2達到0.88。秦凱[6]基于重建的機載高光譜數據研究土壤有機質的反演模型，開展了巖石礦物和土壤有機質的信息提取算法研究。文錫梅等利用機載高光譜成像系統獲取喀斯特地區土壤光譜數據，為喀斯特地區快速、大范圍、實時地監測土壤有機質含量提供了更多的技術手段。張東輝等通過CASI-1500航空高光譜成像系統(加拿大ITRES)獲取黑龍江建三江地區有機質高光譜數據,顯著提升了土壤信息反演的信息化水平。

土壤中有機質光譜常常會受到土壤粒徑、土壤類型、土壤pH等土壤自身因素的影響而表現出不同形式，對于不同土壤類型，土壤有機質監測模型有較大差別，普適性差。現有技術中，均具有針對某一具體區域的有機質含量估算方法，沒有能夠適應于不同區域的土地的有機質含量估算方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：為解決現有技術中的不足，從而提供一種基于高光譜影像的區域有機質含量估算方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

本發明提供一種基于高光譜影像的區域有機質含量估算方法，包括以下步驟：

S1：獲取某一區域的高光譜影像數據，采集所述區域中的某些地點的土壤有機質數據，并篩選出所述地點的高光譜影像數據；

S2：將篩選出的所述地點的高光譜影像數據中提取原始反射率，將原始反射率進行去除包絡線、倒數、對數、一階微分、二階微分、倒數一階微分、對數一階微分、倒數對數這8種光譜變換，得到9種一維光譜；對9種一維光譜的所有波段中提取兩個波段進行兩兩組合，并對組合后光譜計算土壤比值指數和土壤歸一化指數，得到土壤有機質的二維光譜；計算公式如下：

RSI(λ₁,λ₂)＝Rλ₁/Rλ₂(1)

NDSI(λ₁,λ₂)＝(Rλ₁-Rλ₂)/(Rλ₁+Rλ₂)(2)