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基于挺水植物高光谱信息的再生水总氮含量估测——以北京市门城湖湿地公园为例
  • ISSN号:1001-9332
  • 期刊名称:应用生态学报
  • 时间:2014.9.1
  • 页码:3609-3618
  • 分类:TP79[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]首都师范大学资源环境与旅游学院,北京100048, [2]三维信息获取与应用教育部重点实验室,北京100048, [3]资源环境与地理信息系统北京市重点实验室,北京100048, [4]北京市城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地,北京100048
  • 相关基金:国家自然科学基金青年科学基金项目(41101404); 国家国际科技合作专项(2014DFA21620)资助
  • 相关项目:水位变化下水库消落带湿地植被演替的遥感探测
中文摘要:

高光谱信息是探测植物体内氮素含量状况的重要手段,而植物体中的氮素与水体含氮量息息相关.本研究区为以再生水为主要补给水水源的北京门城湖湿地公园,通过获取区内典型的再生水氮净化挺水植物芦苇和香蒲叶片的高光谱数据,并在室内测定对应样点的水体总氮含量指标,探讨基于典型湿地挺水植物高光谱数据对水体总氮进行遥感探测的可行性.采用4种高光谱参数(光谱指数、归一化差值指数、"三边"参数及吸收特征参数)分别建立一元线性模型、逐步多元回归模型和偏最小二乘模型,根据决定系数(R2)和均方根误差(RMSE)进行模型精度检验.结果表明:逐步多元回归和偏最小二乘模型的预测精度高于一元线性模型.3种模型对芦苇的拟合效果均优于香蒲.偏最小二乘模型对芦苇的拟合效果最优(R2=0.854,RMSE=0.647).500~700 nm是反映水氮含量的最佳波段范围,绿峰与红谷反射率的比值与水体总氮含量具有较强的相关性,尤其是吸收特征参数能够较好地预测水体总氮含量.

英文摘要:

Hyperspectral reflectance information is a crucial method to detect total nitrogen content in plant leaves, meanwhile, vegetation nitrogen content has a strong relationship with nitrogen in water. Taking Mencheng Lake Wetland Park supplied with reclaimed water as study area, the vege- tation hyperspectral data (Phragmites australis and Typha angustifolia), and the content of total ni- trogen in water were detected to investigate the feasibility of estimating total nitrogen content in re- claimed water based on hyperspectral reflectance information from emergent plants. We established simple linear regression model, stepwise multiple linear regression model and partial least square re- gression model based on four hyperspectral indices (spectra/indices, normalized difference indices, trilateral parameters, absorption feature parameters), respectively. The accuracy of these models was coefficient of determination (R2 ) and root mean square error (RMSE). The results showed that stepwise multiple linear regression model and partial least square regression model predicted more accurately than simple linear regression model, and the accuracy of prediction models based on P. australis reflectance spectra was higher than those on T. angustifolia. Partial least square regression model was the most useful explorative tool for unravelin~ the relationship between snectral reflec-tance of P. australis and total nitrogen content in water with R2 of 0. 854 and RMSE of 0. 647. 500-700 nm was the best band range for detecting water total nitrogen content. The reflectance ratio of green peak and red valley could be effectively predicted by the absorption feature parame- ters.

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期刊信息
  • 《应用生态学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国生态学学会 中国科学院沈阳应用生态研究所
  • 主编:沈善敏
  • 地址:沈阳市文化路72号
  • 邮编:110016
  • 邮箱:
  • 电话:024-83970393
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-9332
  • 国内统一刊号:ISSN:21-1253/Q
  • 邮发代号:8-98
  • 获奖情况:
  • 中国自然科学核心期刊,中国科学院优秀期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰地学数据库,荷兰文摘与引文数据库,美国生物医学检索系统,美国生物科学数据库,英国动物学记录,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:98742