首页 期刊 光谱学与光谱分析 基于参数优化SVM方法识别盐生植被钠离子光谱特征 【正文】

基于参数优化SVM方法识别盐生植被钠离子光谱特征

作者:邓来飞; 张飞; 齐亚霄; 袁婕 新疆大学资源与环境科学学院智慧城市与环境建模自治区普通高校重点实验室; 新疆乌鲁木齐830046; 新疆大学绿洲生态教育部重点实验室; 新疆乌鲁木齐830046; 中亚地理信息开发利用国家测绘地理信息局工程技术研究中心; 新疆乌鲁木齐830002
盐生植被   钠离子   高光谱   小波变换   支持向量机  

摘要:新疆盐渍土地分布广、面积大,在这些盐渍土地上生长着多种类型的盐生植物,它们对改良盐渍土地、维护生态稳定、促进生态平衡具有重要的现实意义。有关研究表明,许多盐土植物大量吸收钠,钠与钾都能增加细胞渗透压,以适应高盐环境,产生膨压而促进细胞的伸长,因而对其生长是有益的,能部分代替钾的功能。因此掌握盐生植物的钠特征,有助于了解盐生植物对生态环境的长期适应和响应,使用高光谱技术实现有效诊断叶片钠特征。首先,对实测冠层高光谱数据,采用离散小波变换(DWT)和db5小波对原始光谱进行9层小波分解,求取最佳分解层数为5层。其次,对光谱数据进行5层db5小波分解,对分解后的高频分量和低频分量建立了小波植被指数,筛选出可敏感表征钠离子含量的小波植被指数。最后,利用SVR, LS-SVR, PSO-SVR和PSO-LS-SVR模型建立盐生植被钠离子含量的估算模型,并与由原始光谱构建的光谱植被指数建立的估算模型进行比较。此外,引入偏最小二乘回归模型PLSR作为对比,评价参数优化的支持向量机方法在高光谱技术估测盐生植被叶片钠离子含量的优势。结果表明:(1)5种模型预测结果表明, PSO能有效优化SVR和LS-SVR模型参数(c,g),提高模型精度和预测能力,优化后的模型具有预测精度高、泛化能力强以及稳健性能好等特点。(2)综合小波指数构建的模型是综合多尺度、多分辨率数据的反演模型,其能从不同侧面反映植被的信息,因而综合小波指数构建的4种模型优于单一小波指数构建的模型。(3)对比两种类型的植被指数反演结果,单一小波植被指数构建Na~+含量的预测模型可取得较好的预测效果,单一光谱指数估测Na~+含量效果不佳,这是因为小波变换可以减少原始光谱的噪声,凸显光谱的细节信息,增强其反演Na~+含量的精度;综合小波植被指数构建的模型精度和预�

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