[發明專利]一種基于高光譜成像和支持向量機技術的原狀土壤剖面碳組分預測方法

有效

• 申請號: 202110651965.7
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113436153B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 徐勝祥;趙永存;史學正;潘賢章;王昌昆
• 申請（專利權）人: 中國科學院南京土壤研究所
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T5/00;G06V10/25;G06V10/774;G06N20/10;G01N21/25
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 唐循文

1.一種基于高光譜成像和支持向量機技術的原狀土壤剖面碳組分預測方法，其特征在于：通過如下步驟A至步驟G，獲得目標區域中各預設土壤碳組分類型分別所對應的土壤碳組分預測模型；并通過步驟i至步驟ii，實現對目標區域土壤剖面碳組分的預測；

步驟A.?針對預設覆蓋目標區域中不同成土母質的各個樣本位置，分別獲取各樣本位置自土壤表面至預設深度位置的土壤剖面樣本，并進一步獲得各個土壤剖面樣本分別所對應的高光譜圖像，然后進入步驟B；

步驟B.?針對各土壤剖面樣本分別所對應的高光譜圖像進行幾何校正，以及通過尺寸拉伸方式，統一各高光譜圖像的尺寸，更新各土壤剖面樣本分別所對應的高光譜圖像，然后進入步驟C；

步驟C.?分別針對各土壤剖面樣本分別所對應的高光譜圖像，沿高光譜圖像所對應的土壤深度，按預設單位深度，針對該高光譜圖像進行劃分，獲得該高光譜圖像所對應的各個目標樣本光譜區域，進而獲得全部高光譜圖像所對應的各個目標樣本光譜區域，然后進入步驟D；

步驟D.?分別針對各個目標樣本光譜區域，獲得目標樣本光譜區域中各位置光譜的平均光譜，作為該目標樣本光譜區域所對應的光譜，進而獲得全部目標樣本光譜區域分別所對應的光譜，然后進入步驟E；

步驟E.?分別針對各個目標樣本光譜區域，針對目標樣本光譜區域對應所屬高光譜圖像所對應土壤剖面樣本中的土壤區域樣本，測定該土壤區域樣本對應預設各土壤碳組分類型的土壤碳組分數據，即獲得該目標樣本光譜區域對應預設各土壤碳組分類型的土壤碳組分數據，進而獲得全部目標樣本光譜區域分別對應預設各土壤碳組分類型的土壤碳組分數據，然后進入步驟F；

步驟F.?分別針對各個土壤碳組分類型，基于各個目標樣本光譜區域，針對目標樣本光譜區域所對應的各個光譜波段進行篩選，獲得該土壤碳組分類型所對應的各個特征光譜波段，進而獲得各個土壤碳組分類型分別所對應的各個特征光譜波段，然后進入步驟G；

步驟G.?分別針對各個土壤碳組分類型，基于各個目標樣本光譜區域，以目標樣本光譜區域對應土壤碳組分類型的各個特征光譜波段為輸入，目標樣本光譜區域所對應該土壤碳組分類型的土壤碳組分數據為輸出，針對SVMR模型進行訓練，獲得該土壤碳組分類型所對應的土壤碳組分預測模型；進而獲得各土壤碳組分類型分別所對應的土壤碳組分預測模型；

步驟i.?分別針對各個土壤碳組分類型，進一步分別針對目標區域中的各個土壤位置，獲得土壤位置下各深度位置分別所對應各特征光譜波段，應用土壤碳組分類型所對應的土壤碳組分預測模型，獲得該土壤位置下各深度位置分別對應該土壤碳組分類型的土壤碳組分數據，進而獲得目標區域中各土壤位置下各深度位置分別對應該土壤碳組分類型的土壤碳組分數據；然后進入步驟ii；

步驟ii.?由目標區域中各土壤位置下各深度位置分別對應各土壤碳組分類型的土壤碳組分數據，構成目標區域分別對應各土壤碳組分類型的土壤剖面碳組分分布預測。

2.根據權利要求1所述一種基于高光譜成像和支持向量機技術的原狀土壤剖面碳組分預測方法，其特征在于：所述步驟A包括如下步驟A1至步驟A2；

步驟A1.?針對預設覆蓋目標區域中不同成土母質的各個樣本位置，通過鉆取方式，分別獲取各樣本位置自土壤表面至預設深度位置的土壤鉆取剖面樣本，即獲得各個土壤鉆取剖面樣本，構成各個土壤剖面樣本，然后進入步驟A2；

步驟A2.?應用指定區間光譜波段，分別針對各個土壤剖面樣本進行高光譜掃描，獲得各個土壤剖面樣本分別所對應的高光譜圖像，然后進入步驟B。

3.根據權利要求2所述一種基于高光譜成像和支持向量機技術的原狀土壤剖面碳組分預測方法，其特征在于：所述步驟A1中，基于各個土壤鉆取剖面樣本的獲得，首先分別針對所獲各個土壤鉆取剖面樣本，沿過其端面中心位置的軸向面，針對土壤鉆取剖面樣本進行切割，獲得各個土壤鉆取剖面樣本分別所對應的兩個半圓柱體土壤剖面樣本；然后分別針對各個土壤鉆取剖面樣本，選擇土壤鉆取剖面樣本所對應的其中一個半圓柱體土壤剖面樣本，并剔除其平面上的非土壤物質，構成該土壤鉆取剖面樣本所對應的土壤剖面樣本，進而獲得各個土壤剖面樣本；

所述步驟A2中，應用指定區間光譜波段，分別針對各土壤剖面樣本上的平面進行高光譜掃描，獲得各個土壤剖面樣本分別所對應的高光譜圖像。