礦區檢測區域內有水體、基于境监究植被、多通道光建築物三類不同地物,谱技通過雲譜相機采集的术的水环某晴天上午11點40分的地物光譜影像如圖1所示。
從圖1中可以看出水體區域在多通道下像素值(DN值)均較低,煤矿尤其是测方藍光和近紅外光的DN較低;建築物在各通道的DN值均比其他地物高,反映了建築物高反射率的法研特點;植被在560nm和近紅外通道DN值較高,尤其是基于境监究709nm, 反映了植被在560nm通道和近紅外通道存在較為明顯的反射特征。結果表明雲譜相機采集到的多通道光多通道光譜影像符合不同地物的光譜特征。
在進行多通道光譜影像采集後,谱技需計算地物光譜反射率。术的水环本文提出了依據光照度進行DN值數據庫索引的煤矿方法。首先構建多通道不同光照度下反射率為30%的测方標準DN值數據庫,並根據光照度計獲得的法研實時照度值進行數據庫索引,找出對應照度值下的基于境监究多通道標準DN值,進而計算出多通道相應地物的反射率。不同地物的反射率曲線如圖2所示。
圖2中植被在560nm處有一個小的反射峰,在490nm和665nm處有兩個吸收穀,在近紅外通道有較強的反射,符合常見綠色植被的光譜反射特征;水體整體的反射率均較低,在560nm有一個小的反射峰,近紅外通道反射較低,符合低葉綠素a濃度的水體反射特征;建築物整體反射率均較高,尤其是709nm, 也滿足常見的建築物的反射光譜特征。
本文結合已有特殊波段及組合,對不同采樣點的葉綠素a(Chla)、總磷(TP)和總懸浮物(TSM)濃度與光譜反射率相關性進行分析得知,葉綠素a(Chla)、總磷(TP)和總懸浮物(TSM)濃度與光譜反射率在Band6/Band5、Band7/Band2、Band7/Band3三個波段組合情況下具有最大相關性。Band6/Band5、Band7/Band2、Band7/Band3稱為葉綠素a(Chla)、總磷(TP)和總懸浮物(TSM)的最優通道組合。相關性公式見式(1)。
式中,γ(X,Y)為相關係數,度量X與Y之間的線性關係;Cσv(X,Y)為X與Y的協方差;Vαγ為X的方差;Vαγ為Y的方差。
本文選取最優通道組合數據作為建模因子,然後依次構建線性、指數、冪函數和多項式這四種基本模型,並計算決定係數R2。相比單一通道的模型方法,能夠有效降低背景幹擾,提高水體有效光譜信息的獲取。模型構建流程如圖3所示。
水質參數反演模型及決定係數(R2)見表2。表2顯示,三種水質參數反演模型中,模型的決定係數R2均呈現出多項式函數高於線性函數高於指數函數高於冪函數的狀況11,12]。以Band6/Band5作為建模因子的Chla反演模型中,R2均高於0.75,其中多項式函數R2高達0.86。以Band7/Band2作為因子建立的TP反演模型中,多項式函數R2達到0.81。以Band7/Band3作為因子建立的TSM反演模型中,各模型的R2均高於0.72,多項式函數R2達到0.84。最終,Chla、TP、TSM的反演模型分別選擇Band6/Band5、Band7/Band2、Band7/Band3作為因子建立的多項式函數。
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