铜铅重金属胁迫下玉米光谱分形维数与污染监测研究

通过设定不同浓度梯度的重金属Cu、Pb胁迫下的玉米盆栽试验,利用美国高性能地物光谱仪SVC HR-1024I对不同浓度铜铅污染的玉米老、中、新叶片进行光谱测量,同时采用SPAD-502叶绿素含量测定仪测定各类叶片中叶绿素含量相对值,并通过化学方法测定不同胁迫程度下玉米叶片中的铜铅含量。在分析玉米叶片中Cu、Pb含量与光谱曲线的绿峰高度(GH)、红谷深度(RD)、蓝边(DB)、红边最大值(MR)、红边面积(FAR)、红边一阶微分曲线陡峭度(FCDR)之间相关性的基础上,利用分形理论对叶片410~780 nm之间的光谱曲线进行分形测量,提出运用光谱曲线分形维数(FRAC)对受不同浓度重金属铜铅污染的玉米叶片进行污染监测,同时对相同浓度铜铅胁迫下的老、中、新叶片也进行了光谱响应研究。结果表明,随着叶片中重金属含量增加光谱曲线分形维数也逐渐增大,同等浓度重金属铜铅胁迫程度下,分形维数从新叶到老叶逐渐减小,并且发现光谱曲线分形维数与绿峰高度、红谷深度、红边面积具有较好的相关性,说明光谱曲线分形维数不仅可以综合描述曲线的光谱特性,还能定量反映玉米叶片受重金属铜铅污染程度及其健康状况。因此,光谱曲线分形维数可以作为玉米叶片重金属污染监测的一种新方法。     

光谱分数阶微分与玉米叶片重金属铜含量的相关性分析

常用的整数阶一阶和二阶微分光谱曲线差异较大,而分数阶微分可实现光谱信息细化,能将整数阶微分容易忽略的信息充分利用起来,更能深度挖掘光谱中的潜在信息。以重金属铜胁迫的盆栽玉米为研究对象,在玉米叶片受不同浓度CuSO_4胁迫下,光谱反射率和Cu~(2+)含量的实验室测量数据基础上,对光谱反射率进行0~1内0.1阶的11个阶次微分处理,将各阶次的微分值与测得的玉米叶片中Cu~(2+)含量进行相关性分析;并对各阶次的微分光谱值进行0.01和0.05显著性水平的检验。分析结果表明,与常用的一阶微分相比,分数阶微分可以突显某些波段的光谱反射率与叶片中Cu~(2+)含量的相关性,扩大特征波段的选择空间。     

铜胁迫下玉米叶绿素质量比与光谱反射率关系

通过对不同程度重金属铜污染土壤(16个样本)上玉米叶绿素浓度和相应的玉米冠层光谱反射率数据测试,进行铜胁迫下玉米叶绿素浓度与光谱数据相关分析研究,研究结果表明:铜胁迫下玉米叶绿素浓度与其光谱反射率之间具有相关性,在350~695nm光谱区内相关性最好,且在464nm处两者达到最高的相关性;铜胁迫下玉米的"红边"随着铜污染程度的加剧而发生有规律地"蓝移";铜胁迫下玉米的"红边"波长位置与其叶绿素浓度之间具有很强的相关性,复相关系数为0.884,由此可看出利用野外地物光谱数据定量估算和分析铜胁迫下玉米的叶绿素浓度是可行的.     

基于光谱参数和Cu2+吸收机理的玉米叶片铜污染预测研究

依据多个浓度梯度下Cu~(2+)胁迫的玉米盆栽实验,通过采用多种光谱特征参数、红边位置(REP)、红边一阶微分包围面积(FAR)和归一化植被指数(NDVI)等光谱参量;以及另五种植被指数(红边归一化植被指数NDVI_(705),改进红边比值植被指数mSR_(705),改进红边归一化植被指数mNDVI_(705),光化学植被指数PRI和结构不敏感色素指数SIPI);并结合Cu~(2+)的光谱吸收机理,同时基于玉米叶片的反射光谱和Cu~(2+)含量实验室实测数据,开展了玉米叶片光谱参数及植被指数与铜污染程度预测的相关性分析研究。实验结果表明:本文提到的大部分光谱参数及植被指数与叶片中Cu~(2+)含量具有一定的相关性;随着Cu~(2+)浓度增加,盆栽玉米在低于200μg/g浓度时仍可正常生长;而在高于浓度为200μg/g后生长受到抑制。玉米受Cu~(2+)污染时,在Cu~(2+)特征吸收峰810 nm处反射率有下降趋势,与无Cu~(2+)污染时反射率上升的趋势相反,说明Cu~(2+)光谱吸收机理可以用来区分和预测玉米是否受到Cu~(2+)污染。     

植物重金属胁迫的高光谱遥感研究进展

从光谱角度出发,归纳了植物特征光谱在不同波段的主要控制因子和吸收特征;从生理角度出发,阐述了重金属胁迫对不同植物叶绿素含量、细胞结构和含水量的影响,及这些光谱控制因子在重金属胁迫时的变化机制;从应用角度出发,讨论了植物重金属胁迫下叶绿素含量、叶片结构和含水量的敏感波段与目前的一些研究成果;总结了高光谱遥感应用于植物重金属胁迫监测研究中的不足并作了展望。     

交流电机绕组的谐波分析与噪声计算

文章详细阐述了交流电机绕组的谐波分析,给出了用计算机进行谐波分析的算法,研究了感应电机电磁噪声的计算方法,从运行结果来看,与实际测量结果接近。此计算方法对电机的电磁噪声分析和控制有一定的参考价值。此外,还分析了定转子槽数的对比关系对降低电动机的电磁噪声的作用,对应的选择转子槽数计算方法可用于电机设计。     

基于高光谱遥感的铜金属胁迫条件下柚叶光谱特征

针对金属矿山成矿元素的迁移,铜离子从矿体迁移到土壤,被覆盖植被吸收,造成植被叶片重金属含量升高,胁迫植被叶片发生光谱变化,利用高光谱遥感光谱特征分析方法对受重金属胁迫的柚叶叶片光谱进行特征分析,研究铜离子胁迫条件下的光谱变化情况.高光谱遥感的光谱分辨率,具有高精度地物精细探测能力,对受重金属胁迫条件下的植被光谱特征变化有很高的敏感性.利用光谱特征分析方法中的光谱波形特征、红边位置指数、叶绿素及水吸收特征、植被指数特征4个指标定量分析矿区与背景区柚叶光谱特征,分析铜离子胁迫条件下的光谱变化特征.结果表明,受铜金属元素胁迫后柚叶光谱在波形、红边位置、叶绿素及水吸收、植被指数中较背景区均存在较明显的差异.     

基于高光谱的土壤重金属含量预测模型

利用高光谱遥感技术,通过分析土壤光谱特征与土壤中重金属含量之间的关系,建立了预测土壤重金属含量的模型。该技术基于不同物质对电磁波的吸收和反射特性不同,可以间接推测土壤中的化学成分。采用了高光谱测量的方法获取含重金属土壤样品谱图,经多种光谱变换预处理后,建立了基于偏最小二乘回归算法（PLSR）的估测模型,并评价了模型的精度;结合室内化学分析［电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）］,测定了土壤样品中重金属含量。研究结果表明,光谱活性物质特征谱段的提取以及土壤类型的考虑能够提高土壤重金属含量的反演精度。此外,通过对比室内外结果,验证了高光谱遥感技术用于土壤重金属含量快速检测的可行性和准确性。这一方法不仅提高了检测效率,降低了成本,还为大范围土壤污染的实时监测和管理提供了新的技术手段,对指导农业生产、保护生态环境、预防和控制土壤污染具有重要意义。     

铅离子胁迫下盆栽玉米叶片光谱微分的红边响应研究

基于重金属铅(Pb)污染的盆栽实验玉米,采用光谱仪和叶绿素仪测量了不同浓度Pb~(2+)胁迫下玉米老、中、新叶片的反射光谱及其叶绿素含量;也运用质谱仪测定了不同胁迫浓度叶片中Pb~(2+)含量。对玉米老、中、新叶片中的叶绿素含量与各类叶片及土壤中的Pb~(2+)浓度进行了相关性分析;并为了区分玉米叶片铅离子污染程度和预测Pb~(2+)含量,提出了红边一阶微分曲线面积比值(FARR)和红边一阶微分峰前面积(FABR)参数;同时与常规红边一阶微分包围面积(FAR)、红边一阶微分曲线陡峭度(FCDR)、红边位置(REP)以及红边最大值(MR)作运用比较,实验结果表明,玉米叶片中的叶绿素含量从新叶、中叶到老叶逐渐增加,并随着土壤中Pb~(2+)浓度的升高而降低;受到Pb~(2+)胁迫时,新叶片到老叶片的REP\"蓝移\"更为明显;FARR和FABR在Pb~(2+)的胁迫程度区分和污染监测方面比FAR、FCDR、REP、MR具有更好的预测效果。     

重金属污染环境来源的玉米POD对Pb2+的胁迫反应

为了探讨植物对重金属污染环境的适应是否产生体内酶系统的耐性机制及其遗传性,以重金属污染环境来源的玉米(Zea mays L.)及其易地栽种子一代(F1)为实验材料.通过酶活性测定与同工酶电泳研究了玉米过氧化物酶对重金属Pb²⁺的胁迫反应.结果发现,重金属污染环境来源的玉米种群材料在重金属Pb2+的胁迫条件下,与非污染环境来源的玉米种群材料相比,其过氧化物酶具有相对较高的活性,其F1保持相同的趋势;不同玉米种群材料F1过氧化物酶同工酶酶带对重金属Pb2+的胁迫反应在材料间也出现了明显的分化,同时区分出两条对重金属Pb²⁺胁迫反应的敏感酶带,称之为标志性酶带.     

航空遥感在内蒙古大岭矿区煤火信息提取中的应用

目的通过航空高光谱遥感图像处理分析,提出高光谱遥感图像提取矿区煤火信息、准确圈定煤火分布范围的方法。方法根据野外实测温度特征,分析煤火分布特征及与周围地物的关系,并对高光谱图像进行波段选择,得到最佳波段组合;采用假彩色合成、阈值分析与密度分割等方法提取温度异常区,根据图像像元亮度值相关分析得出回归公式,从而计算图像上所有像元点温度值,绘制火区地表等温线图,准确圈定温度异常。结果准确圈定了研究区的煤火高温异常区、温度异常区,以及火区的地表的等温线图。经野外验证和遥感图像提取的温度异常对比分析,所圈定的温度异常区均为准确的。结论利用航空高光谱遥感热红外遥感图像结合区域地质资料分析,在中国北方植被覆盖少的地区进行煤田火区监测是可行的。     

高光谱影像端元数目估计的HAHT模型

端元提取是高光谱遥感研究的重点内容之一,在高光谱影像信息识别、环境监测、资源探测和丰度反演等领域有着重要运用。为了实现有效的端元提取,如何准确估计（尤其是未知区域）高光谱影像中端元数目就显得更为关键,特别是在无人或境外地区的遥感探测方面极有实际价值。端元数目估计过多或者过少都会影响端元提取和混合像元分解的精度。本文基于谐波分析（Harmonic Analysis,HA）理论实现了高光谱影像有效去噪,并结合二元假设检验方法构建了一种高光谱影像端元数目估计的谐波分析假设检验（HA-Hypothesis Testing,HAHT）模型。通过AVIRIS和Hyperion高光谱影像的可行性分析与普适性验证,并与HFC（Harsanyi Farrand Chang）、特征值极大似然函数（Eigenvalue Likelihood Maximization, ELM）和最小误差高光谱信号辨识法（Hyperspectral Signal Identification by Minimum Error, Hysime）等常规的端元数估计算法应用成果相对比,表明HAHT模型所估计的端元数目与实际地物数具有更高的吻合度。同时,采用较成熟的连续最大角凸锥（Sequential Maximum Angle Convex Cone,SMACC）方法提取了端元波谱曲线,通过比较设置2（HFC估计数）、8（HAHT估计数）和14（Hysime估计数）不同端元数的提取结果,也证明HAHT模型在估计端元数目时具有较高准确性,以及较好的适用性和应用前景。     

基于随机森林算法的航空高光谱数据分类方法研究

高光谱数据具有光谱范围广,光谱分辨率高等优势,可以用于不同地物的分类识别,为近年来遥感领域的研究热点。采用随机森林算法对机载高光谱数据进行了地物分类识别研究,首先选取不同种类的地物样本,并对每类样本打上类别标签,每个像素包含的波段数即为样本的特征数,送入随机森林分类器进行训练;然后将训练好的分类器对待分类的高光谱影像数据进行分类,待分类的数据初始化为统一的类别标签;并根据袋外数据自变量的扰动对分类精度的影响,计算不同波段特征对分类效果的重要性系数。实验采用C++语言结合Intel Open CV计算机视觉库,编写了高光谱影像分类识别程序,对机载AISA高光谱传感器获取的甘肃省张掖市农村与城市影像数据进行分类,结果表明本文算法具有较高分类精度和可靠性。     

谐波小波在地震信号中的应用

地震波的瞬时信号，如瞬时振幅、瞬时相位等都是研究地球介质的重要参数。本文根据地震信号的特点，选用谐波小波对地震信号进行处理，求出地震信号的奇异点的位置，作出了瞬时振幅、瞬时相位的图形，实例表明，这种方法是可行的。     

古遗址目标提取方法研究

目的研究根据获取的遥感信息从背景\"影\"像中有效识别和提取文物遗存的方法。方法分析研究区遗址影像波谱特征基础上,运用高光谱分析技术获得已知遗址目标波谱曲线,最终利用约束能量最小化（CEM）算法,从背景地物中分离遗址目标。结果当遗址与周围背景物性差异明显,引起明显的光谱异常时,CEM算法能够基于真实的物理模型进行波谱提取、识别和探测古遗址目标。结论 CEM算法提取古遗址信息是可行性强的一种方法,且识别效果与MNF变换后图像的维数有关,选择特征值较大的波段组合参与CEM运算,能有效地避免噪声对目标探测的干扰,使得探测率提高。     

内蒙古大营铀矿区高光谱遥感蚀变信息提取

为解决遥感勘测技术在大营铀矿区应用的问题, 基于大营铀矿区的 Hyperion 卫星高光谱遥感影像数据,以及油气微渗漏理论思想, 提出重点提取出含铁离子、 碳酸盐、 粘土矿物等典型矿化蚀变信息的研究方法, 并将填图结果与内蒙古大营铀矿区的基础地质、 地球物理和地球化学等资料予以对比分析。 结果表明, 所提取出的多数矿化蚀变信息能作为该地区铀矿勘查工作中的重要找矿标志。     

空间信息在内蒙古气象领域的应用

空间信息技术作为一门重要的信息技术,近年来在自治区气象领域内引起了广泛的关注并得到了长足的应用.从自治区遥感事业的建设发展、技术应用、服务等方面进行了综合分析,对GIS的应用进行了初步的梳理,并从遥感和GIS技术发展的角度对空间信息技术应用的一些基本问题进行了讨论.对其应用于气象信息系统建设的一般方法进行了分析.最后给...     

量子遥感信息机理研究

研究了量子遥感提出的背景和需求以及目前量子信息技术的发展现状;阐述了量子遥感的基本概念,并研究了量子遥感和遥感的对应关系;详细论述了量子遥感信息机理,并进行公式推导;辐射场经过量子化之后,变成了由光子组成的系统,从而在量子层次上解决了遥感理论中黑体辐射的问题,从本质上研究了象元的辐射方向性问题。     

硅藻土对重金属离子的吸附作用及其用于环境重金属污染修复的研究评述

硅藻土拥有独特的物理和化学性质，在工业生产中已经得到十分广泛的应用，但作为环境矿物材料用于环境污染治理，研究尚处于探索阶段。本文重点评述硅藻土对重金属离子的吸附作用及其用于环境重金属污染修复的研究进展。硅藻土表面覆盖着一层硅羟基（Si-0H），构成了硅藻土表面最主要的活性基团。硅藻土对水体中重金属离子的吸附受温度和pH值的制约。一般来说，温度和ph值越低，硅藻土对重金属离子的去除能力越差。改性硅藻土可以大大提高对重金属离子的吸附能力。使用金属氧化物对硅藻土进行表面处理是比较常用的改性方法，这可以一定程度提高硅藻土的比表面积和表面负电荷。