类标准化土壤样品Cd含量高光谱定量反演

Quantitative Estimation of Cd Concentrations of Type Standard Soil Samples Using Hyperspectral Data

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摘要针对土壤Cd高光谱遥感反演精度低、特征波段难以有效识别的问题,以湖南省某典型重金属污染矿区为例,开展类标准化Cd污染土壤样品和自然污染土壤样品Cd含量高光谱定量反演对比研究.创新之处主要在于以相对清洁的背景土壤作为内控样本,通过实验室定量添加Cd标准溶液制备符合自然污染规律的类标准化Cd污染土壤样品方案的提出与对比实验的开展,研究实验过程还包括自然污染土壤样品野外采集,类标准化样品与自然样品土壤重金属、有机质含量及350～2500 nm光谱反射率等的测定,光谱全要素主成分逐步回归土壤Cd含量反演建模.研究发现,类标准化土壤样品Cd含量高光谱反演模型精度(adj R2=0.87)明显高于野外自然污染土壤样品Cd含量高光谱反演建模结果(adjR2=0.39).土壤Cd含量与土壤光谱反射率间确实存在一定的响应关系,但各光谱波段对土壤Cd含量及其变化产生响应的程度存在差异,其中1000,2000以及2300 nm波段光谱响应信号较强.该研究创新引入的类标准化Cd污染土壤样品制备方法有助于深入探索重金属Cd污染土壤光谱特征响应规律并发现重金属Cd含量及其变化的真正指示性特征波段,可为多要素混淆污染模式下模拟反演土壤重金属含量提供先验知识.

作者 姜晓璐 ^[1] 邹滨 ^[2] 涂宇龙 ^[1] 冯徽徽 ^[1] 陈旭 ^[1] 学术成果认领

作者单位 中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室 ,地球科学与信息物理学院 ,湖南长沙 410083 ^[1] 中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室 ,地球科学与信息物理学院 ,湖南长沙 410083;国家重金属污染防治工程技术研究中心 ,湖南长沙 410083 ^[2]

关键词土壤 Cd 类标准化样品高光谱定量反演

分类号 X87

DOI 10.3964/j.issn.1000-0593(2018)10-3254-07

发布时间 2018-10-23

基金项目

环保公益性行业科研专项经费项目(201509050) ,中南大学"创新驱动计划"项目(2015CXS005) ,2017 年研究生自主探索创新项目（2017zzts548）