[发明专利]一种土壤重金属检测方法及系统

权利要求书

1.一种土壤重金属检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立一个储存有已知种类和浓度重金属污染的土壤的光谱特征数据的光谱库；

2)获取待测土壤区域的土壤照片和光谱图像；

3)将步骤2)所得的光谱图像提取光谱特征数据，并与光谱库的参考光谱特征数据计算得到光谱角，比较两者的相似度，从而得到待测区域的土壤含有的重金属种类，再通过设定的线性回归方程，计算土壤中重金属的绝对浓度。

2.如权利要求1所述的土壤重金属检测方法，其特征在于，步骤2)还包括如下步骤：采集光谱图像后，利用图像分割法去除与土壤的不相关图像内容。

3.如权利要求1所述的土壤重金属检测方法，其特征在于，步骤2)还包括如下步骤采用标准正态变换法对每个光谱特征数据进行校正，具体实现为：将单个原始光谱减去所有光谱的平均值，再除以单个光谱特征数据的标准差。

4.如权利要求1所述的土壤重金属检测方法，其特征在于，步骤3)还包括如下步骤：采用光谱角映射来比较步骤2)所得的光谱特征数据与光谱库的光谱特征数据的相似程度，得到相关指数。

5.如权利要求4所述的土壤重金属检测方法，其特征在于，步骤3)还包括如下步骤：将计算得到的相关指数与预定值对比，选用大于或等于预定值的数据作为线性回归分析的数据，得到线性回归方程，计算出重金属的绝对浓度。

6.如权利要求5所述的土壤重金属检测方法，其特征在于，步骤3)中，所述预定值可以为0.9～1.0内的任一值。

7.如权利要求1所述的土壤重金属检测方法，其特征在于，还包括步骤4)，所述步骤4)为：将步骤3)所得的绝对浓度与已知的同一待测区域的某一特定点采样的浓度值对比，若误差＜0.1，则步骤3)所得的绝对浓度即为待测区域的重金属浓度。

8.一种土壤重金属检测系统，其特征在于，所述检测系统的检测方法如权利要求1～7任一项所述的土壤重金属检测方法，包括飞行装置、分析系统，以及搭载在飞行装置上的光学相机、多光谱传感器和GPS定位系统；光学相机、GPS定位系统和多色谱传感器均与分析系统电信号连接，分析系统内设有储存已知种类和浓度重金属污染的土壤的光谱特征数据的光谱库；

所述分析系统中建立一个储存有已知种类和浓度重金属污染的土壤的光谱特征数据的光谱库；所述飞行装置接收GPS定位系统的指令飞到特定待测土壤区域的上空，搭载在飞行装置上的光学相机拍摄土壤的照片以及多色谱传感器获取土壤的光谱图像，再将土壤的照片和光谱图像以电信号的方式传送至分析系统；所述分析系统将所得的光谱图像提取光谱特征数据，并与光谱库的参考光谱特征数据计算得到光谱角，比较两者的相似度，从而得到待测区域的土壤含有的重金属种类，再通过设定的线性回归方程，计算土壤中重金属的绝对浓度。

9.如权利要求8所述的土壤重金属检测系统，其特征在于，所述分析系统用于搭载一个储存有已知种类和浓度重金属污染的土壤的光谱特征数据的光谱库、接收多色谱传感器传送的光谱图像，再提取其中光谱特征数据，然后对提取的光谱特征数据进行校正，接着根据校正后的光谱特征数据与光谱库的参考光谱特征数据计算得到光谱角，比较两者的相似度，从而得到待测区域的土壤含有的重金属种类，再通过设定的线性回归方程，计算土壤中重金属的绝对浓度。

10.如权利要求8所述的土壤重金属检测系统，其特征在于，所述土壤重金属检测系统还包括图像储存装置，图像储存装置分别与光学相机和分析系统电信号连接；图像储存装置用于储存光学相机的土壤照片并将储存的土壤照片数据传送至分析系统。