[发明专利]一种基于信息量的高光谱黑土养分含量提取方法

说明书

本发明属于遥感技术领域，具体公开一种基于信息量的高光谱黑土养分含量提取方法，步骤如下：步骤(1)对航空高光谱数据预处理，得到归一化后的黑土土壤反射率R_N(λ_i)；步骤(2)基于信息量的黑土养分特征选择，得出黑土养分含量的特征波段；步骤(3)建立上述步骤(2)中得到的黑土养分含量与特征波段之间的模型，提取黑土养分含量。本发明的方法能够得出黑土养分提取的相对最优模型，实现快速、面状、定量地计算黑土养分含量结果。

技术领域

本发明属于遥感技术领域，具体涉及一种基于信息量的高光谱黑土养分含量提取方法。

背景技术

我国东北黑土富含养分，科学评估其养分含量，成为遥感技术的研究方向之一。高光谱遥感数据中包含了丰富的空间、辐射和光谱三重信息，具有重要的综合应用价值。通过分析光谱所指示的信息，与实验室化验结果进行对比分析，建立黑土养分信息提取模型，能够为相关硬件检测设备提供理论依据。

这一工作的传统流程是，按照方格网方式，采集等距离的黑土样品，送交分析测试部门，通过化验技术，得出每一个网格点的养分含量。选取合适的数据插值方法，对研究区进行面状制图，从而得出全区的黑土养分含量预测结果。传统方法的不足体现在：首先，费时费力，每一个格网都需要一个化验数据，不仅需要漫长的等待时间，还价格昂贵；其次，插值方法的选择，直接导致土壤养分含量制图的变化，不同的方法得出显著不同的结果，其可靠性显得不足；最后，由于人力物力的限制，网格的划分不能过于密集，否则成本会呈几何倍增长，导致传统方法的制图精度普遍不足。

因此，亟待需要引入航空高光谱技术，发挥其快速、大面积、相对经济性等优势，提高黑土养分含量评价的技术能力。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，本发明提供一种基于信息量的高光谱黑土养分含量提取方法，该方法能够得出黑土养分提取的相对最优模型，实现快速、面状、定量地计算黑土养分含量结果。

实现本发明目的的技术方案：一种基于信息量的高光谱黑土养分含量提取方法，该方法具体包括以下步骤：

步骤(1)对航空高光谱数据预处理，得到归一化后的黑土土壤反射率R_N(λ_i)；

步骤(2)基于信息量的黑土养分特征选择，得出黑土养分含量的特征波段；

步骤(3)建立上述步骤(2)中得到的黑土养分含量与特征波段之间的模型，提取黑土养分含量。

所述的步骤(1)的具体步骤如下：

步骤(1.1)辐射校正航空高光谱数据，得到黑土壤光谱反射率R；

步骤(1.2)对上述步骤(1.1)中经过辐射校正后的航空高光谱数据进行几何校正；

步骤(1.3)剔除上述步骤(1.2)中的得到经几何校正后的仍然存在的异常波段，得到剔除后异常波段后的土壤光谱反射率X；

步骤(1.4)归一化上述步骤(1.3)中的土壤光谱反射率R，得到归一化后的黑土土壤反射率R_N(λ_i)。

所述的步骤(1.1)的具体步骤如下：

在黑土地面上铺设已知反射率fv的黑布和白布，采用航空高光谱成像系统获取黑土土壤的航空高光谱数据，通过选取黑土土壤的航空高光谱数据上的辐亮度值DN，与黑白布上的已知反射率值f₀和f₂₅₅进行回归建模，辐射校正回归模型采用经验线性模型，得出黑土土壤的航空高光谱反射率R。

所述的步骤(1.3)中归一化后的黑土土壤反射率R_N(λ_i)如下：