[发明专利]基于室内标样高光谱特征的土壤重金属Cd含量反演建模及其光谱响应特征波段识别方法

权利要求书

1.一种基于室内标样高光谱特征的土壤重金属Cd含量反演建模及其光谱响应特征波段识别的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：制作土壤标样；

步骤2：从土壤标样中获取重金属Cd含量与土壤光谱数据，对土壤重金属Cd含量进行分析，并对光谱数据进行预处理；

步骤3：基于步骤2转换得到的光谱数据的土壤重金属Cd含量反演建模，实现光谱响应特征波段识别。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中所述的制作土壤标样，包括以下步骤：

步骤1)：制作多个不同Cd污染含量下的标准土壤样本；

步骤2)：采集研究区未经重金属污染的背景土壤样本若干个，并在处理后进行称量，得到多份标准质量的标样添加土壤底样；

步骤3)：取步骤2)处理后的标样添加土壤底样一份，采用三酸消化——原子吸收分光光度法实验室化学分析测定背景土壤重金属Cd含量；

步骤4)：计算达到步骤1)中设定的Cd污染含量值需向标准质量底样中添加的1000mg/kg的Cd标准溶液量；

步骤5)：按步骤4)中计算得到的Cd标准溶液量依次添加到步骤2)获取的土壤底样中，制得土壤标准样本；

步骤6)：采用三酸消化——原子吸收分光光度法实验室化学分析测定步骤5)中制得的土壤标样，准确获取土壤标样重金属Cd含量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中所述的土壤污染标样光谱与背景样本光谱作比值的光谱预处理方法，包括以下步骤：

步骤(1)：将实验室人为添加Cd污染标样制作的土壤标样光谱与未经人为添加重金属Cd标准溶液的土壤背景样本光谱同时做10nm间隔重采样—标准正态变换(SNV)—一阶/二阶微分处理，得到转换后的光谱数据；

步骤(2)：将经步骤(1)光谱变换后的土壤污染标样光谱与背景样本光谱作比值，得到光谱特征数据，计算公式如下：

R_i＝A_i/B_i(i＝1,2,…,n)

式中，n代表光谱波段数，i代表第i个波段，A_i代表第i个波段的步骤(1)光谱转换后的土壤污染样本光谱反射率，B_i代表第i个波段的步骤(1)光谱转换后的土壤光谱反射率，R_i代表第i个波段经比值变换后得到的光谱反射率，作为土壤重金属Cd含量高光谱反演建模输入变量光谱特征数据。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3中所述的根据光谱数据的土壤重金属Cd含量反演建模的表达式为：

Y＝α₁x₁+α₂x₂+…+α_mx_m+β

其中x₁,x₂,…,x_m为特征波段光谱反射率，α₁,α₂,…,α_m为参数向量，β为常系数，Y代表土壤重金属Cd含量。