关于利用谐波分析与高光谱遥感技术进行土壤含水量反演的研究

简介：
本研究旨在探索并应用谐波分析及高光谱遥感技术于土壤含水量监测领域，通过精确的数据模型构建和算法优化，力求提升土壤水分含量反演的准确性和效率。 土壤含水量的高光谱反演是当前研究的重点领域之一。本研究选取陕西省横山县作为研究区域，该地区土壤类型多样。通过野外采集土壤样本，并在实验室中利用ASD Field Spec FR地物光谱仪测定其光谱特性，同时采用称重法计算出各土壤样品的含水量。分析了不同水分含量下土壤样本的光谱特征。 针对如何构建有效的光谱反演因子问题，在探讨一阶微分（FD）与主成分分析（PCA）、小波包变换（WPT）结合FD-PCA方法及其局限性的基础上，提出了基于谐波分析(HA)的WPT-FD-HA-PCA的新颖输入因子生成策略。以此为基础建立了三种反演模型：FD-PCA-BP、WPT-FD-PCA-BP和WPT-FD-HA-PCA-BP。 通过比较土壤含水量的实际测量值与上述三种方法得到的结果，发现WPT-FD-HA-PCA-BP模型的预测精度最高。该模型的相关系数R²达到了0.9599，均方根误差为1.667%，明显优于其他两种模型的表现。研究结果表明，利用小波包变换和谐波分析可以有效地减少光谱噪声并压缩信号，在一定程度上显著提高了土壤含水量反演的准确性。