盐渍土光谱曲线可见光波段遥感反演构建方法
【专利摘要】本发明公开了盐渍土光谱曲线可见光波段遥感反演构建方法，包括如下步骤：a)通过具有特定采样间隔的光谱仪器检测盐渍土样本，从而得到与盐渍土样本对应的光谱曲线，光谱曲线具有多个数据点；b)对光谱曲线数据点进行一阶导数，二阶导数运算；c)在数据点处求曲率半径，得到光谱曲线最小曲率半径和对应波长；d)计算光谱曲线在对应波长处的变化频率，得到光谱曲线的最大变化频率fmax；e)即为最佳光谱分辨率，从而得到重构光谱曲线。本发明提供的方法克服了现有技术中数据冗余等缺点，同时还具有能够无失真保存完整光谱信息、满足盐渍土监测需求等优点。
【专利说明】盐渍土光谱曲线可见光波段遥感反演构建方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及遥感与光谱学分析领域，尤其涉及一种盐溃土光谱曲线可见光波段遥感反演构建方法。
【背景技术】
[0002]21世纪以来，各国的土地资源越来越匮乏，盐溃化土地作为潜在的可利用土地越来越得到重视，而借助遥感技术监测盐溃化土壤资源成为了研究的热点。盐溃土的遥感监测是基于盐溃土光谱曲线来实现的。目前，用于高光谱测量的仪器ASDPio FR地物光谱仪可以获取350-2500nm波长范围的盐溃化土壤光谱曲线，其光谱分辨率在可见光波段为1.4nm，在近红外波段为2nm，AvaField-2地物光谱仪，其光谱响应范围300-1700nm，在300-1040nm范围内采样间隔为0.59nm,在1040_1700nm范围内采样间隔为3.8nm等。
[0003]基于光谱特征的盐溃土遥感监测精度与传感器的光谱分辨率的紧密相关。为提高识别精度通常采用提高传感器精度的方法，这往往造成光谱资源的浪费和信息处理量的无谓增加，给盐溃土的遥感监测带来不必要的麻烦。光谱曲线遥感反演构建的最佳分辨率是指既能满足监测需求又不会造成数据冗余的采样间隔，最佳分辨率可以保证实现遥感信息的无失真监测。无失真盐溃土光谱曲线的获得是盐溃土遥感信息获取的重要内容之一，获得无失真盐溃土光谱曲线的方法是遥感技术研究前沿和热点，因此研发确定光谱曲线遥感反演构建最佳分辨率的方法具有重要的意义。
[0004]从信息论的角度看:确定光谱曲线遥感反演构建最佳光谱分辨率的本质是无失真重建信息(信号)的米样间隔确定。
[0005]针对目前基于光谱特征进行盐溃土遥感监测存在的问题是如何选择确定遥感监测最佳光谱分辨率的需求，开发一种既能够满足遥感监测需求，又不会造成数据冗余，还能无失真保存完整信息的光谱曲线遥感反演构建最佳分辨率的确定方法就极其重要。
【发明内容】
[0006]有鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种盐溃土光谱曲线可见光波段遥感反演构建方法，其能够满足盐溃土监测需求且能够大幅降低盐溃土光谱冗余资源占用、无失真保存完整信息。
[0007]为实现上述目的，本发明提供了一种盐溃土光谱曲线可见光波段遥感反演构建方法，具体地，本发明提供的技术方案如下:
[0008]一种盐溃土光谱曲线可见光波段遥感反演构建方法，包括如下步骤:
[0009]a)通过具有特定采样间隔的光谱仪器检测盐溃土样本，从而得到波长λ与盐溃土样本的反射率R变化的光谱曲线，光谱曲线具有多个数据点；
[0010]b)在多个数据点处分别计算一阶导数和二阶导数；
[0011]c)根据一阶导数和二阶导数分别在多个数据点处求光谱曲线的曲率半径，比较求得的多个曲率半径，以得到光谱曲线的最小曲率半径rmin和最小曲率半径的对应波长λmin
[0012]d)计算λΜ?η处的变化频率，得到光谱曲线的最大变化频率fmax ；
[0013]e)根据香农采样定理，确定盐溃土样本光谱曲线可见光波段最佳光谱分辨率
△XOR=gmax，利用所述最佳光谱分辨率Λ λ Μ得到重构光谱曲线。
[0014]进一步地，光谱曲线的波长选取范围大于等于400nm，小于1650nm。
[0015]进一步地，对光谱曲线各个数据点进行一阶导数、二阶导数运算采用如下方法:
[0016]R' (Ai) = [R(Ai+1)-R(Ai_1)]/(2A λ)；
[0017]R" (Ai) = [R(Ai+1)-2R(Ai)+R(Ai_1)]/(A λ)2 ；
[0018]Xi为数据点i处的波长，R(Ai)为所述数据点i处的反射率，R' (Ai)和R" (Ai)分别为光谱曲线在波长λ i处的一阶和二阶导数，Λ λ为λ H到λ i的波长间隔。
[0019]进一步地，曲率半径的计算方法为:
[0020]H[(l+R' 2)(3/2)]/R"
[0021]进一步地，最大频率变化按照如下方法计算:
[0022]①当rmin≥I时，fmax在数值上等于rmin,最佳光谱分辨率
【权利要求】
1.一种盐溃土光谱曲线可见光波段遥感反演构建方法，其特征在于包括如下步骤: a)通过具有特定采样间隔的光谱仪器检测盐溃土样本，从而得到波长λ与所述盐溃土样本的反射率R变化的光谱曲线，所述光谱曲线具有多个数据点； b)在所述多个数据点处分别计算一阶导数和二阶导数； c)根据所述一阶导数和二阶导数分别在所述多个数据点处求所述光谱曲线的曲率半径，比较求得的所述多个曲率半径，以得到光谱曲线的最小曲率半径rmin和所述最小曲率半径的对应波长λ _ ； d)计算λ_处的变化频率，得到所述光谱曲线的最大变化频率^; e)根据香农采样定理，确定所述盐溃土样本光谱曲线可见光波段最佳光谱分辨率
2.如权利要求1所述的盐溃土光谱曲线可见光波段遥感反演构建方法，其中所述光谱仪器的检测波长范围大于等于300nm,小于1700nm。
3.如权利要求1所述的盐溃土光谱曲线可见光波段遥感反演构建方法，其中光谱曲线的检测波长选取范围大于等于400nm，小于1650nm。
4.如权利要求1所述的盐溃土光谱曲线可见光波段遥感反演构建方法，其中所述一阶导数和所述二阶导数按如下公式计算:
R' (Ai) = [R(Ai+1)-R(Ai_1)]/(2A λ)；
R" (Ai) = [R(Ai+1)-2R(Ai)+R(Ai_1)]/(A λ)2 ； Ai为所述数据点i处的波长，R(Ai)为所述数据点i处的反射率，R' (Ai)和R" Ui) 分别为所述光谱曲线在波长λ i处的一阶和二阶导数，Λ λ为λ η到λ i的波长间隔。
5.如权利要求1所述的盐溃土光谱曲线可见光波段遥感反演构建方法，其中所述变化频率按如下方法计算: ①当rnin≥ 1时，fmax在数值上等于r.； ②当Lin≤1时，fmax在数值上等于l/r—。
【文档编号】G01N21/25GK103940750SQ201410160443
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月21日 优先权日:2014年4月21日
【发明者】申广荣, 马创, 王紫君, 程剑桥, 王小龙 申请人:上海交通大学