[发明专利]一种矿区复垦场地有毒有害元素室内光谱分层测量方法

摘要

本发明公开了一种矿区复垦场地有毒有害元素室内光谱分层测量方法，该方法步骤包括：矿区复垦场地土壤建模样品采集、建模样品高光谱数据暗室采集、建模样品高光谱数据预处理、建模样品有毒有害元素参考值测定、有毒有害元素胁迫敏感光谱波段选择、模型的建立、模型稳定性和预测能力评价与模型应用。本发明不仅能够实现矿区复垦场地土壤的大面积快速测样，而且由于该方法的分层检测特性，可以对不同深度的矿区复垦场地土壤有毒有害元素进行室内快速测算，从而达到动态、快速、大尺度、分层测算土壤有毒有害元素的效果，为粮食生态安全评估提供有效数据。

主权项

一种矿区复垦场地有毒有害元素室内光谱分层测量方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）矿区复垦场地土壤建模样品采集：复垦场地土壤建模样品可以根据其复垦工艺、充填材料的不同划分为多个土层，针对采煤塌陷地煤矿区充填复垦场地可以划分为0~20cm、20~40cm、40~60cm、60~80cm、≥80cm五个土层；依据混合土样和特殊土样的采集原则，分层取样，确定建模样品的采样单元、样点数和采样剖面，采用四分法取土，经风干、研磨、过筛后分层装样；（2）建模样品高光谱数据采集：设置高光谱仪的波长范围，于暗室中分层采集土壤高光谱数据；（3）建模样品光谱数据预处理：对采集的原始光谱数据进行背景去除、去噪声、断点修正、平滑处理、标准正态变量变换、光谱微分技术以及连续统去除处理；（4）建模样品有毒有害元素参考值测定：按照标准分析方法分层测定建模土壤样品中有毒有害元素含量；（5）有毒有害元素胁迫敏感光谱波段选择：将测定的建模样品有毒有害元素参考值与进行预处理和特征变化后的高光谱数据进行相关性分析，选取相关性最大的矿区复垦场地土壤有毒有害元素胁迫敏感波段；（6）模型的建立：对于提取的特征参数，为了避免特征参数自身的相关性，采用主成分分析方法筛选出最优光谱特征参数；（7）模型稳定性和预测能力评价：通过决定系数R2和皮尔逊相关系数p分别评价模型的稳定性以及模型的预测能力，根据实际生产中的误差要求，对模型进行校正；（8）模型应用：按照步骤（2）和（3）采集高光谱数据并进行预处理，用经验证的校正模型对矿区复垦场地土壤有毒有害元素进行定量分层检测。