土壤光譜重建技術(shù)研究.pdf

1、土壤，是人類從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，其重要性顯而易見?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)中對(duì)土壤的監(jiān)測(cè)方式多樣化，多譜探測(cè)正是其中的重要方式之一。采用多譜探測(cè)技術(shù)可給出土壤反射率隨波長變化的規(guī)律，即反射波譜曲線，這是傳統(tǒng)探測(cè)方式所不能做到的。
　　 在多譜探測(cè)技術(shù)為土壤監(jiān)測(cè)工作帶來便利的同時(shí)，也對(duì)波譜數(shù)據(jù)的質(zhì)量提出了要求。類似于二維成像中的空間分辨率，光譜分辨率是衡量波譜數(shù)據(jù)質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。一般而言，光譜分辨率越高，波譜曲線的細(xì)節(jié)損失越少、特征(吸收

2、峰、反射谷)也越明顯。雖然目前探測(cè)儀器的光譜分辨率也在逐漸提高，但是光譜分辨率不足的問題依然廣泛存在，同時(shí)考慮到高光譜數(shù)據(jù)獲取成本的昂貴，因此，具有精細(xì)分辨率的光譜重建技術(shù)的研究具有重要的理論和實(shí)際價(jià)值。
　　 本文首先介紹了前人在光譜重建方面所做的工作，其不足之處在于：大部分未能擺脫對(duì)數(shù)據(jù)庫、經(jīng)驗(yàn)參數(shù)的依賴，正向建模缺乏堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，導(dǎo)致整體方案沒有普適性。為避免這一問題，本文首先針對(duì)土壤，綜合利用Lorentz色散模型、M

3、ie散射模型和Hapke輻射傳輸模型這三大經(jīng)典理論模型，提出了一種較為完整的理論化正向建模方法。同時(shí)由于Lorentz/Mie/Hapke正向模型的所有輸入?yún)⒘浚ǔㄩL本身）均與波長無關(guān)，更有利于光譜重建方案的實(shí)現(xiàn)。然后，在土壤光譜正向建模完成的基礎(chǔ)上，采用微粒群算法作為反演優(yōu)化算法，探討了單一角度/多波段和多角度/多波段光譜數(shù)據(jù)反演策略的不同及優(yōu)缺點(diǎn)，并提出了一種針對(duì)多角度/多波段光譜數(shù)據(jù)的分級(jí)反演策略，最后，在完成模型參數(shù)的反演后，