Zn是一种和人类生活息息相关的重要金属,然而生态环境中Zn的大量累积能够危害生态系统安全。土壤中Zn浓度超过200 mg/kg时可能对植物生长造成危害,过量的Zn可以直接导致植物发生Zn污染中毒。在土壤重金属污染的预防和治理中,重金属污染物的监测和识别至关重要。然而,传统以化学方法为主的监测方法,费用高、费时、费力且监测范围有限;而基于高光谱遥感技术的监测方法,具有视野宽、快速、动态监测等特点,已日益成为资源开采和土壤污染领域科学研究的重要技术手段。 在生态系统中,作物受到污染胁迫后其作物反射光谱特征会发生变化。本研究从潜在光谱特征波段反射率及光谱响应指数两个层面对不同浓度水稻Zn污染胁迫进行遥感监测。在光谱反射率层面,为了降低高光谱数据波段间的冗余度,利用独立分量分析(Independent Component Analysis,ICA)方法对可见光、近红外光谱区多个波段光谱反射率进行数据降维和分量分解,找到反映Zn污染浓度变化的独立分量,建立可见光–近红外独立分量特征空间。在光谱指数层面,系统分析了高光谱遥感指数与Zn污染胁迫下的水稻叶绿素含量、水分含量等重要生理生态参数变化特征的响应关系,通过实验...

【英文摘要】 Zn is an important metal closely related with human lives, however, a large number accumulation of Zn is harmful to the ecology system security. Zn soil concentrations exceeding 200 mg / kg may be harmful for plant to grow, excess Zn concentration can lead to plant poisoning occurred. in the prevention and treatment of heavy metal pollution ,monitoring and identification is critical. However, traditional monitoring methods is mainly chemical-based,which is high-cost, time-consuming, laborious and has limite...

摘要 5-6

Abstract 6

1 绪论 10-16

    1.1 选题背景 10-11

    1.2 研究意义 11-12

    1.3 国内外研究现状 12-16

        1.3.1 独立分量分析研究现状 12-14

        1.3.2 水稻重金属污染研究现状 14-16

2 数据获取与研究方法 16-22

    2.1 数据获取 16-18

        2.1.1 实验仪器 16-17

        2.1.2 光谱数据采集和处理 17-18

    2.2 研究方法 18-22

        2.2.1 水稻Zn 污染光谱敏感性分析 18-19

        2.2.2 水稻生理生态参数变化分析 19-20

        2.2.3 农作物污染胁迫诊断光谱参数提取与分离系统的建立 20-22

3 农作物污染胁迫诊断光谱参数提取与分离系统 22-31

    3.1 高光谱图像显示 23-24

    3.2 诊断光谱参数 24-26

        3.2.1 植被指数 24-25

        3.2.2 光谱特征参数 25-26

    3.3 吸收特征参数 26-29

        3.3.1 叶绿素吸收特征参数 27-28

        3.3.2 水吸收特征参数 28-29

    3.4 光谱弱信息分离 29-31

4 Zn 污染胁迫快速独立分量分析监测模型 31-38

    4.1 独立分量分析方法 31-32

        4.1.1 方法的定义 31

        4.1.2 方法原理 31-32

        4.1.3 方法原则 32

    4.2 快速ICA 算法 32-36

    4.3 基于FastICA 的水稻Zn 污染胁迫可见光–近红外独立分量模型 36-38

5 基于FastICA 和高光谱指数的水稻Zn 污染监测模型 38-42

    5.1 水稻Zn 污染胁迫诊断光谱参数选择 38-39

        5.1.1 Zn 胁迫下水稻叶绿素含量变化的诊断光谱指数 38-39

        5.1.2 Zn 胁迫下水稻水分含量变化的诊断光谱指数 39

    5.2 水稻Zn 污染胁迫的监测模型 39-42

        5.2.1 水稻Zn 污染胁迫多级三维诊断光谱特征空间 39-41

        5.2.2 水稻Zn 污染胁迫遥感指数-独立分量三维监测模型 41-42

6 总结与展望 42-43

7 致谢 43-44

8 参考文献