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    基于实测高光谱数据空间特征的光谱混合模型

    陈磊 陈圣波 杨倩 马明 刘道飞

    陈磊, 陈圣波, 杨倩, 马明, 刘道飞, 2015. 基于实测高光谱数据空间特征的光谱混合模型. 地球科学, 40(8): 1359-1364. doi: 10.3799/dqkx.2015.118
    引用本文: 陈磊, 陈圣波, 杨倩, 马明, 刘道飞, 2015. 基于实测高光谱数据空间特征的光谱混合模型. 地球科学, 40(8): 1359-1364. doi: 10.3799/dqkx.2015.118
    Chen Lei, Chen Shengbo, Yang Qian, Ma Ming, Liu Daofei, 2015. A Spectral Mixture Model Based on Spectral Spatial Character of Measured Hyperspectral Data. Earth Science, 40(8): 1359-1364. doi: 10.3799/dqkx.2015.118
    Citation: Chen Lei, Chen Shengbo, Yang Qian, Ma Ming, Liu Daofei, 2015. A Spectral Mixture Model Based on Spectral Spatial Character of Measured Hyperspectral Data. Earth Science, 40(8): 1359-1364. doi: 10.3799/dqkx.2015.118

    基于实测高光谱数据空间特征的光谱混合模型

    doi: 10.3799/dqkx.2015.118
    基金项目: 

    国家高技术研究发展计划(863计划)项目 2012AA12A308

    自然科学基金项目 41402293

    国家地质矿产调查评价项目 1212011087112

    吉林大学研究生创新基金资助项目 2015061

    详细信息
      作者简介:

      陈磊(1989-), 博士研究生, 主要研究方向为混合像元分解.E-mail: chenleii0106@126.com

      通讯作者:

      杨倩, E-mail: 754989375@qq.com

    • 中图分类号: P627

    A Spectral Mixture Model Based on Spectral Spatial Character of Measured Hyperspectral Data

    • 摘要: 为提高高光谱混合像元分解精度, 利用地物多角度二向性反射平台和ASD FieldSpec3 Hi-Res便携式地物波谱仪, 设计等距离/等面积实验, 考虑探测距离远近对混合光谱的影响, 获取不同覆盖条件下叶片与方解石的混合光谱, 找出光谱数据空间特征变化规律, 提出等距离/等面积模型来消除空间位置对混合光谱的影响, 并将模拟混合光谱与实测混合光谱进行对比.通过实测数据分析, 混合反射率分布的权重系数随探测单位面积点与探头距离呈高斯变化规律; 与线性模型和线性改进模型进行光谱混合模拟结果相比, 应用权重系数高斯分布规律以等距离/等面积模型进行混合光谱模拟, 其模拟结果相似度平均增加了1.20%, 均方根误差平均降低了7.78%.等距离/等面积光谱混合模型考虑了光谱空间变化特征, 提高了光谱混合模拟的精度, 为进一步研究高光谱数据混合像元分解提供了新的方法.

       

    • 图  1  等距离/等面积划分探测区域示意

      Fig.  1.  Schematic of the equidistant/homalographic area

      图  2  等距离/等面积划分探测区域叶片覆盖不同区域与方解石混合光谱

      Fig.  2.  The mixed spectra of leaf and calcite by different equidistant/homalographic area

      图  3  等距离/等面积覆盖不同区域方解石光谱曲线

      Fig.  3.  The calcite spectra of different equidistant/homalographic area

      图  4  每单位面积权重系数随探测点与探头距离远近变化

      Fig.  4.  The weight coefficient of per unit area with the increase of distance between the detector and detected unit area

      图  5  不同方法模拟混合反射率对比

      Fig.  5.  Comparison of simulated mixed spectra by different mixture model

      表  1  等距离/等面积划分探测区域各部分权重系数

      Table  1.   The weight coefficient of different equidistant/ homalographic area

      方解石覆盖区域 DJ1 DJ2 DJ3 DJ4 DJ5
      权重系数 0.150 0 0.414 8 0.690 7 0.928 8 0.995 2
       
      方解石覆盖区域 DM1 DM2 DM3 DM4 DM5
      权重系数 0.551 5 0.767 0 0.879 1 0.949 0 0.963 1
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      表  2  不同方法模拟混合光谱误差对比

      Table  2.   The simulated mixed spectra error by different mixture model

      模拟方法 DJ1 DJ2 DJ3 DJ4 DJ5
      等距离/等面积模拟 0.999 7 0.997 8 0.995 5 0.995 6 0.997 6
      相似度 线性模拟 0.999 5 0.993 1 0.977 5 0.966 3 0.999 6
      改进模型模拟 0.999 6 0.994 9 0.985 1 0.982 5 0.997 3
      等距离/等面积模拟 0.021 6 0.050 8 0.066 9 0.064 7 0.075 1
      均方根误差 线性模拟 0.049 2 0.120 8 0.150 0 0.138 4 0.215 0
      改进模型模拟 0.051 5 0.127 6 0.156 6 0.122 1 0.077 0
       
      模拟方法 DM1 DM2 DM3 DM4 DM5
      等距离/等面积模拟 0.995 3 0.994 4 0.997 3 0.999 3 0.999 0
      相似度 线性模拟 0.993 4 0.969 1 0.948 7 0.976 9 0.999 6
      改进模型模拟 0.995 6 0.979 1 0.968 7 0.991 1 0.998 5
      等距离/等面积模拟 0.086 2 0.060 6 0.037 7 0.022 9 0.032 4
      均方根误差 线性模拟 0.116 2 0.174 7 0.169 2 0.125 0 0.181 4
      改进模型模拟 0.125 1 0.188 5 0.175 2 0.077 9 0.043 0
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      表  3  不同方法模拟混合反射率的误差分析

      Table  3.   The simulated mixed spectra error by different mixture model

      误差类别 线性模拟 改进模型模拟 等距离拟合 等面积拟合
      相似度 0.977 6 0.988 5 0.996 4 0.996 1
      均方根误差 0.141 6 0.141 7 0.061 7 0.062 2
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    出版历程
    • 收稿日期:  2015-03-05
    • 刊出日期:  2015-08-01

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