首页 期刊 光谱学与光谱分析 基于连续小波变换的地下天然气微泄漏点识别模型 【正文】

基于连续小波变换的地下天然气微泄漏点识别模型

作者:李辉; 蒋金豹; 陈绪慧; 彭金英; 乔小军; 王思佳 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院; 北京100083; 北京师范大学地理科学学部; 北京100875
天然气微泄漏   冬小麦   光谱特征   指数模型  

摘要:天然气作为一种清洁、高效的低碳能源,消费占比日益增大。无论是地下输气管道还是储气库,由于管道腐蚀、老化、自然灾害,地下断层、注入井封存不好等因素,都会导致天然气泄漏。从安全、经济、环境等方面考虑,开展地下天然气管道和储气库微泄漏检测是十分必要的。利用高光谱遥感监测地表植被变化而间接探测天然气微泄漏点,通过野外可控系统模拟地下储存天然气微泄漏实验,以冬小麦为研究对象,采集了9期小麦冠层光谱数据,通过光谱分析探寻胁迫小麦光谱特征并构建指数识别模型。首先对小麦冠层光谱进行奇异值剔除和平滑处理,对连续统去除之后的冠层光谱进行连续小波变换,选用Mexihat母小波,在尺度参数为32时,小波系数有较少的峰值和谷值,能与原始光谱拟合较好,且小麦多期数据其峰值和谷值位置都比较稳定。受胁迫和健康小麦的原始光谱可分性较差,但小波系数在487,550和770 nm处受胁迫与健康小麦样本可分性较优,且具有明显的诊断性特征:(1)受胁迫和健康小麦的小波系数在487 nm处为“吸收谷”,其小波系数值为负值,健康小麦小波系数值大于受胁迫小麦的;(2)受胁迫和健康小麦的小波系数在550和770 nm处,有明显的“反射峰”,且受胁迫小麦的小波系数值较大。为更好突出差异性,增强受胁迫和健康小麦的小波系数差异特征,构建了CWT mexh(CWT mexh=CW 2770/(1-CW 487)·CW 550)指数用于胁迫与健康小麦的识别;然后分别与NDVI 705,mNDVI 705,ARI1,R 440/R 740,D 725/D 702指数进行对比分析,经J-M距离定量检验,结果显示CWT mexh指数对天然气微泄漏胁迫下的冬小麦具有较好的识别效果,该指数在天然气胁迫发生20 d后可以稳定区分胁迫和健康两类小麦,且在全生育期都保持相同的规律,而NDVI 705,mNDVI 705,ARI1等指数在整个生育期内无法准确识别健康与胁迫小麦。CWT mexh指�

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