使用航空高光譜遙感技術(shù)調(diào)查生態(tài)地質(zhì)環(huán)境情況需要遵循一定的規(guī)范，本文根據(jù)《DB32T 4123-2021》簡單總結(jié)了數(shù)據(jù)解譯的要求。

?

?

圖：甘肅北山天宮一號高光譜數(shù)據(jù)礦物分布圖

?

1 影像分類

1.1分類體系

根據(jù)調(diào)查目標(biāo)的光譜屬性和自然特征，對生態(tài)地質(zhì)環(huán)境要素進(jìn)行科學(xué)分類，為生態(tài)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。根據(jù)專題研究實際情況確定分類種類，分類類別體系見附錄E。

1.2特征降維

航空高光譜影像特征降維方法包括特征選擇和特征提取，可采用F-分值特征選擇、遞歸特征消除、主成分分析、最大噪聲分離、獨立成分分析等方法。

1.3樣本選擇

1.3.1樣本的獲取可以通過兩個途徑：

a）通過實地采樣獲取訓(xùn)練樣本和測試樣本，同步實測建立光譜數(shù)據(jù)庫；b）航空高光譜影像中提取地物端元作為訓(xùn)練樣本；

c）采用交叉驗證的方法，訓(xùn)練樣本和測試樣本的比例設(shè)置為4：1~2：1.1.3.2端元提取可采用純像素索引法（PPI）、N-FINDR算法、迭代誤差分析法（IEA）、光學(xué)實時自適應(yīng)光譜辨識系統(tǒng)（ORASIS）算法、自動形態(tài)學(xué)端元提?。ˋMEE）等。

1.4分類計算

航空高光譜影像分類可采用光譜角制圖（SAM）、光譜信息散度（SID）、支持向量機（SVM）、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）等算法進(jìn)行計算，并結(jié)合專家解譯和判別，得到地物精細(xì)分類圖。

1.5分類精度評價

1.5分類精度評價

1.5.1通過測試樣本與分類結(jié)果的符合程度建立混淆矩陣，計算精度指標(biāo)，完成分類精度評價。

1.5.2測試樣本采樣方法、樣本容量和混淆矩陣參見附錄F、附錄G和附錄H。

1.5.3精度指標(biāo)對應(yīng)的評價結(jié)果如下：

a）總體分類精度大于80%時，表示分類結(jié)果較好；介于50%~80%時，表示分類結(jié)果一般；小于50%時，表示分類結(jié)果較差。

b）Kappa系數(shù)大于0.80時，分類數(shù)據(jù)和測試數(shù)據(jù)的一致性較高；當(dāng)Kappa系數(shù)介于0.50~0.80時，表示精度一般；當(dāng)Kappa系數(shù)小于0.50時，分類精度較差。1.5.4根據(jù)工作需求，對分類結(jié)果中的主要地物類型進(jìn)行野外查證，人工解譯查證點的地物類別，并現(xiàn)場拍照。查證結(jié)果按DD 2011-03中相關(guān)規(guī)定，并填寫野外查證記錄表。

?

?

?

2 信息提取

2.1在生態(tài)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查工作，應(yīng)用航空高光譜影像進(jìn)行信息提取，航空高光譜影像空間分辨率應(yīng)滿足相應(yīng)專題工作要求。

2.2地表水水質(zhì)參數(shù)反演應(yīng)符合以下要求：

a）應(yīng)用航空高光譜數(shù)據(jù)開展地表水水質(zhì)參數(shù)反演，水域包括河流、湖泊、水庫、坑塘等；

b）航空高光譜數(shù)據(jù)采集與地面水樣采集應(yīng)同步進(jìn)行；

c）地面同步采集滿足工作要求的水體光譜樣和表層水樣；

d）采集的表層水樣進(jìn)行實驗室分析測試，水質(zhì)參數(shù)包括懸浮物、葉綠素a、有色可溶性有機物、總磷含量、總氮含量、濁度等；水體樣品的采集和測試根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行；

e）水質(zhì)參數(shù)反演采用經(jīng)驗?zāi)Ｐ?、輻射傳輸模型或機器學(xué)習(xí)等方法；

f）對參數(shù)反演結(jié)果進(jìn)行驗證，決定系數(shù)（R值）大于或等于0.7為合格，解譯成果形成地表水水質(zhì)專題圖。

2.3海洋水質(zhì)參數(shù)反演應(yīng)符合以下要求：

a）應(yīng)用航空高光譜開展海洋水質(zhì)參數(shù)反演，用于海洋生態(tài)環(huán)境、海岸帶環(huán)境地質(zhì)調(diào)查與災(zāi)害、海灣水質(zhì)等調(diào)查與監(jiān)測；

b）航空高光譜數(shù)據(jù)采集與海上觀測站點數(shù)據(jù)采集應(yīng)同步進(jìn)行；c）海上觀測站點數(shù)據(jù)采集和測試根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行；d）海上觀測站點相應(yīng)參數(shù)測定包括懸浮物、葉綠素a、有色可溶性有機物、總磷含量、總氦含量、濁度等；

e）水質(zhì)參數(shù)反演采用經(jīng)驗?zāi)Ｐ?、輻射傳輸模型或機器學(xué)習(xí)等方法；f）對參數(shù)反演結(jié)果進(jìn)行驗證，決定系數(shù)（R值）大于或等于0.7為合格，解譯成果形成各類專題圖。

2.4巖性識別與基質(zhì)層調(diào)查應(yīng)符合以下要求：

a）應(yīng)用航空高光譜數(shù)據(jù)開展巖性識別和填圖，用于構(gòu)造劃分、巖性與礦物識別、生態(tài)地質(zhì)功能分區(qū)等；

b）應(yīng)同步開展研究區(qū)內(nèi)地面調(diào)查和地物高光譜測量；c）巖性參數(shù)反演采用經(jīng)驗?zāi)Ｐ突驒C器學(xué)習(xí)等方法；d）對反演結(jié)果進(jìn)行驗證，決定系數(shù)（R’值）大于或等于0.7為合格；e）基于GIS平臺，綜合多元信息開展生態(tài)地質(zhì)專題研究工作；f）解譯成果形成巖性分布圖、構(gòu)造分布圖、基質(zhì)層分類圖、生態(tài)地質(zhì)功能分區(qū)圖等。

2.5土壤環(huán)境質(zhì)量調(diào)查應(yīng)符合以下要求：

a）應(yīng)用航空高光譜數(shù)據(jù)開展土壤質(zhì)量調(diào)查，包括耕地土壤、地表裸土、灘涂等；

c）土壤采樣點應(yīng)均勻分布研究區(qū)，根據(jù)調(diào)查目的合理確定網(wǎng)格大小或代表性樣地，采集樣點的土壤地面高光譜數(shù)據(jù)和表層土壤樣品；

b）航空高光譜數(shù)據(jù)采集選取地表覆蓋物小于20%時進(jìn)行，應(yīng)同步進(jìn)行地面表層土樣采集；如需開展耕地肥力調(diào)查，應(yīng)在施肥前進(jìn)行；

d）土壤樣品參數(shù)測定包括有機質(zhì)含量、重金屬（As、Hg、Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb等）含量、含鹽量、養(yǎng)分及肥力（N、P、K）、濕度、有益元素含量等；e）土壤參數(shù)反演采用經(jīng)驗?zāi)Ｐ?、輻射傳輸模型或機器學(xué)習(xí)等方法。f）對參數(shù)反演結(jié)果進(jìn)行驗證，決定系數(shù)（R’值）大于或等于0.7為合格，解譯成果形成各類專題圖。

2.6農(nóng)作物調(diào)查應(yīng)符合以下要求：

a）應(yīng)用航空高光譜數(shù)據(jù)開展農(nóng)作物調(diào)查，包括農(nóng)田面積及作物品種識別、產(chǎn)量估算、長勢及品質(zhì)監(jiān)測、作物災(zāi)損評估等；

b）航空高光譜數(shù)據(jù)采集和地面樣品采集應(yīng)同步進(jìn)行；根據(jù)任務(wù)需要選擇合適的作物生育期進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；

c）地面采集滿足工作要求的作物地面高光譜數(shù)據(jù)，采樣點應(yīng)合理分布于研究區(qū)，能夠代表區(qū)域農(nóng)業(yè)種植特點；

d）農(nóng)作物參數(shù)測定包括作物品種、生物量、長勢、葉綠素、葉面積指數(shù)、災(zāi)情信息等；e）對參數(shù)反演結(jié)果進(jìn)行驗證，決定系數(shù)（R’值）大于或等于0.7為合格，解譯成果形成各類專題圖。

2.7濕地生態(tài)調(diào)查應(yīng)符合以下要求：

a）應(yīng)用航空高光譜數(shù)據(jù)開展?jié)裆脖徽{(diào)查、灘涂資源調(diào)查，包括濕地范圍、植物種類與分布、水體分布、人工設(shè)施分布等；

b）航空高光譜數(shù)據(jù)采集和地面樣品采集應(yīng)同步進(jìn)行；c）地面采集滿足工作要求的地物光譜樣，采樣點應(yīng)包含濕地所有地物類型，采集葉面積指數(shù)、植物生物量、植被覆蓋度、沉積物粒度參數(shù)等指標(biāo)；d）對參數(shù)反演結(jié)果進(jìn)行驗證，決定系數(shù)（R^值）大于或等于0.7為合格，解譯成果形成各類專題圖。

2.8森林資源調(diào)查應(yīng)符合以下要求：

a）應(yīng)用航空高光譜數(shù)據(jù)開展森林資源調(diào)查，包括森林物種識別與分布、健康狀況、病蟲害調(diào)查等；

b）航空高光譜數(shù)據(jù)采集和地面樣品采集應(yīng)同步進(jìn)行；根據(jù)研究區(qū)森林資源特點、調(diào)查目的和調(diào)查等級確定航空飛行參數(shù)；

c）地面采集滿足工作要求的地物高光譜數(shù)據(jù)，采樣點應(yīng)合理分布于研究區(qū)，能夠代表區(qū)域森林特點；

d）實地參數(shù)測定包括葉面積指數(shù)、郁閉度、葉綠素含量、病蟲害脅迫狀況等；e）對參數(shù)反演結(jié)果進(jìn)行驗證，決定系數(shù)（R’值）大于或等于0.7為合格，解譯成果形成各類專題圖。

?