鞍山式铁尾矿区土壤重金属含量高光谱反演

贾玉娜, 董元, 白洋, 刘暑明, 李孟倩. 鞍山式铁尾矿区土壤重金属含量高光谱反演[J]. 矿产综合利用, 2023, 44(2): 213-218. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2023.02.032
引用本文: 贾玉娜, 董元, 白洋, 刘暑明, 李孟倩. 鞍山式铁尾矿区土壤重金属含量高光谱反演[J]. 矿产综合利用, 2023, 44(2): 213-218. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2023.02.032
Jia Yuna, Dong Yuan, Bai Yang, Liu Shuming, Li Mengqian. Hyperspectral Inversion of Soil Heavy Metal Content in Anshan-style Iron Tailings Area[J]. Multipurpose Utilization of Mineral Resources, 2023, 44(2): 213-218. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2023.02.032
Citation: Jia Yuna, Dong Yuan, Bai Yang, Liu Shuming, Li Mengqian. Hyperspectral Inversion of Soil Heavy Metal Content in Anshan-style Iron Tailings Area[J]. Multipurpose Utilization of Mineral Resources, 2023, 44(2): 213-218. doi: 10.3969/j.issn.1000-6532.2023.02.032

鞍山式铁尾矿区土壤重金属含量高光谱反演

  • 基金项目: 河北省教育厅青年基金(QN2020149);河北省省属高等学校基本科研项目(JQN2019008);华北理工大学博士研究生创新项目(CXZZBS2020142);华北理工大学青年基金(Z201618)
详细信息
    作者简介: 贾玉娜(1986-),女,讲师,博士生,主要研究方向为遥感与地理信息应用
  • 中图分类号: TD951; P237

Hyperspectral Inversion of Soil Heavy Metal Content in Anshan-style Iron Tailings Area

  • 土壤中的铜浓度占比过高会对人体和环境造成一定的危害,因此探讨重金属铜含量反演具有重要意义。本研究以唐山典型铁尾矿区43个土壤样品为例,同时测定土壤中铜的反射光谱和含量信息,经多种波谱变换后,通过相关性分析法(CA)和连续投影法(SPA)进行土壤铜含量的特征波段选取,然后利用多元线性回归(MLR)和偏最小二乘回归(PLSR)算法建立了铜含量的反演模型,得到多种光谱数据的反演成效。结果显示:二阶微分处理后的光谱数据,其反演效果较好,CA-PLSR和SPA-MLR两种反演模型中,SPA-MLR的反演精度相对较准确;二阶微分光谱变换后的SPA-MLR模型在估算土壤铜含量方面更有优势。

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  • 图 1  土壤样本反射率光谱曲线

    Figure 1. 

    图 2  CA-PLSR模型实测值预测值对比

    Figure 2. 

    图 3  SPA-MLR模型实测值预测值对比

    Figure 3. 

    表 1  铁尾矿区尾砂土壤重金属铜含量分析/(mg·kg-1

    Table 1.  Analysis of heavy metal copper content in tailing soil of iron tailings area

    样本均值最大值最小值标准差变异系数
    Cu11.8025.054.494.0734%
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    表 2  土壤变异系数等级分类

    Table 2.  Classification of soil coefficient of variation

    系数区间等级
    0 ~15%
    16% ~ 35%
    >36%
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    表 3  土壤铜含量CA-PLSR模型结果

    Table 3.  Results of CA-PLSA model for soil copper content

    反射率类型RCRMSECRPRMSEPRPD
    R0.172.940.135.661.07
    FD0.612.020.334.981.22
    SD0.940.750.683.411.78
    CR0.452.390.135.651.07
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    表 4  土壤铜含量SPA-MLR模型结果

    Table 4.  Results of SPA-MLR model for soil copper content

    反射率类型RCRMSECRPRMSEPRPD
    R0.093.180.015.981.01
    FD0.981.040.683.321.83
    SD0.990.560.852.302.63
    CR0.990.930.752.932.07
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出版历程
收稿日期:  2021-02-16
刊出日期:  2023-04-25

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