Please wait a minute...
 
国土资源遥感  2012, Vol. 24 Issue (2): 7-11    DOI: 10.6046/gtzyyg.2012.02.02
  技术方法 本期目录 | 过刊浏览 | 高级检索 |
基于高光谱数据和RBF神经网络方法的草地叶面积指数反演
包刚1,2,3, 覃志豪3, 周义3, 包玉海2, 辛晓平1, 红雨4, 海全胜5
1. 呼伦贝尔草原生态系统国家野外科学观测研究站, 北京 100081;
2. 内蒙古师范大学内蒙古自治区 遥感与地理信息系统重点实验室, 呼和浩特 010022;
3. 南京大学国际地球系统科学研究所, 南京 210093;
4. 内蒙古师范大学生命科学与技术学院, 呼和浩特 010022;
5. 包头师范学院, 包头 014030
The Application of Hyper-spectral Data and RBF Neural Network Method to Retrieval of Leaf Area Index of Grassland
BAO Gang1,2,3, QIN Zhi-hao3, ZHOU Yi3, BAO Yu-hai2, XIN Xiao-ping1, HONG Yu4, HAI Quan-sheng5
1. Hulunber Grassland Ecosystem Observation and Research Station, Beijing 100081, China;
2. Inner Mongolia Key Laboratory of Remote Sensing and Geographic Information System, Inner Mongolia Normal University, Huhehot 010022, China;
3. International Institute for Earth System Science, Nanjing University, Nanjing 210093, China;
4. College of Life Science and Technology, Inner Mongolia Normal University, Huhehot 010022, China;
5. Baotou Normal University, Baotou 014030, China
全文: PDF(931 KB)   HTML  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 基于中国农业科学院在呼伦贝尔草原实测的120组草地冠层光谱反射率及相应的叶面积指数(LAI)数据,在进行主成分分析(PCA)实现降维处理的基础上,利用径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络方法对草地LAI进行了高光谱反演研究。PCA结果表明,前9个主成分的累积贡献率达到了99.782%,能包含原光谱数据的绝大部分信息。将120组LAI及相应的9个主成分样本数据随机分为校正集数据(90组)和预测集数据(30组),分别用于神经网络模型的建立和LAI的预测。所构建的神经网络模型的模拟结果表明,RBF神经网络模型对校正集样本的模拟准确率达到100%(RMSE=0.009 6,R2=0.999); 预测集样本的实测LAI和模拟LAI之间的均方误差和决定系数分别为0.218 6和0.839,取得了较好的模拟效果,有效提高了传统的多元线性回归方程(RMSE=0.416 5,R2=0.570)的计算精度。
服务
把本文推荐给朋友
加入引用管理器
E-mail Alert
RSS
作者相关文章
陈蕾
邓孺孺
陈启东
何颖清
秦雁
娄全胜
关键词 水质类型TM图像水体信息提取光谱特征    
Abstract:In accordance with the 120 sites of grassland canopy spectral reflectance and the leaf area index (LAI) data collected by Chinese Academy of Agricultural Science,the method of Radial Basis Function (RBF) neural network was developed for the prediction of LAI after the compression of spectral reflectance using principal component analysis (PCA).The PCA results show that the cumulative reliability of the first 9 PCs is up to 99.782%,covering the majority of original spectral information. The 120 sites of LAI and 9 PC samples were classified randomly for training dataset (90 sites) and predicting dataset (30 sites),and were used to establish the neural network and predict the LAI, respectively. The results show that the accuracy rate of training data is up to 100% (RMSE=0.009 6,R2=0.999).The root mean square error (RMSE) and correlation coefficient (R2) for the prediction dataset are 0.839 and 0.218 6 respectivdg, thus achieving more preferable results and improved the accuracy (RMSE=0.416 5,R2=0.570)of the traditional multiple linear regression method.
Key wordswater quality type    TM imagery    water information extraction    spectral characteristics
收稿日期: 2011-06-26      出版日期: 2012-06-03
: 

TP 751.1

 
基金资助:

国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(编号: 2010CB951504)、国家自然科学基金(编号: 41161060和41161086)、中国农业科学院呼伦贝尔草原生态系统国家野外科学观测研究站开放基金项目(编号: 2010-05)和内蒙古自治区高等学校科学研究项目(编号: NJ10169)共同资助。

通讯作者: 包玉海(1964-),男,教授,硕士生导师,主要从事土地利用/土地覆盖及遥感应用研究。E-mail: baoyuhai@imnu.edu.cn。
引用本文:   
包刚, 覃志豪, 周义, 包玉海, 辛晓平, 红雨, 海全胜. 基于高光谱数据和RBF神经网络方法的草地叶面积指数反演[J]. 国土资源遥感, 2012, 24(2): 7-11.
BAO Gang, QIN Zhi-hao, ZHOU Yi, BAO Yu-hai, XIN Xiao-ping, HONG Yu, HAI Quan-sheng. The Application of Hyper-spectral Data and RBF Neural Network Method to Retrieval of Leaf Area Index of Grassland. REMOTE SENSING FOR LAND & RESOURCES, 2012, 24(2): 7-11.
链接本文:  
https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/gtzyyg.2012.02.02      或      https://www.gtzyyg.com/CN/Y2012/V24/I2/7
[1] 蒙继华,吴炳方,李强子.全国农作物叶面积指数遥感估算方法[J].农业工程学报,2007,23(2):160-167.
[2] Chen J M,Cihlar J.Retrieving Leaf Area Index of Boreal Conifer Forests Using Landsat TM Images[J].Remote Sensing of Environment,1996,55(2):153-162.
[3] 吴彤,倪绍祥,李云梅,等.基于地面高光谱数据的东亚飞蝗危害程度监测[J].遥感学报,2007,11(1):104-108.
[4] 赵巧丽,郑国清,段韶芬,等.基于冠层反射光谱的玉米LAI和地上干物重估测研究[J].华北农学报,2008,23(1):219-222.
[5] 马勤建,王登伟,黄春燕,等.棉花叶面积指数和地上干物质积累量的高光谱估算模型研究[J].棉花学报,2008,20(3):217-222.
[6] 王登伟,赵鹏举,黄春燕,等.基于棉花冠层FPAR的LAI和地面上鲜生物量估算研究[J].西北农林科技大学学报:自然科学版,2009,37(3):114-118.
[7] Moran M S,Clarke T R,Inoue Y,et al.Estimating Crop Water Deficit Using the Relation Between Surface-air Temperature and Spectral Vegetation Index[J].Remote Sensing of Environment,1994,49(3):246-263.
[8] Moran M S,Mass S J,Pinter P J Tr.Combining Remote Sensing and Modeling for Estimating Surface Evaporation and Biomass Production[J].Remote Sensing Review,1995,12(3-4):335-353.
[9] 飞思科技产品研发中心.神经网络理论与MATLAB7实现[M].北京:电子工业出版社,2006:116-130.
[10] Hummels D M,Ahemed W,Musavi M T.Adaptive Detection of Small Sinusoidal Signals in Non-gaussian Noise Using an RBF Neural Network[J].IEEE Trans on Neural Networks,1995,6(1):214-219.
[11] 许东,吴铮.基于MATLAB 6 x的系统分析与设计——神经网络[M].2版.西安:电子科技大学出版社,2002.
[12] 单杨,朱向荣,许青松,等.近红外光谱结合小波变换-径向基神经网络用于奶粉蛋白质与脂肪含量的测定[J].红外与毫米波学报,2010,29(2):129-131.
[13] Kokaly R F,Clark R N.Spectroscopic Determination of Leaf Biochemistry Using Band-depth Analysis of Absorption Features and Stepwise Multiple Linear Regression[J].Remote Sensing of Environment,1999,67(3):267-287.
[14] Curran P J,Dungan J L,Peterson D L.Estimating the Foliar Biochemical Concentration of Leaves with Reflectance Spectrometry:Testing the Kokaly and Clark Methodologies[J].Remote Sensing of Environment,2001,76(3):349-359.
[1] 李根军, 杨雪松, 张兴, 李晓民, 李得林, 杜程. ZY1-02D高光谱数据在地质矿产调查中的应用与分析[J]. 国土资源遥感, 2021, 33(2): 134-140.
[2] 胡新宇, 许章华, 陈文慧, 陈秋霞, 王琳, 刘辉, 刘智才. 基于PROBA/CHRIS影像的归一化阴影植被指数NSVI构建与应用效果[J]. 国土资源遥感, 2021, 33(2): 55-65.
[3] 王琳, 谢洪波, 文广超, 杨运航. 基于Landsat8的含蓝藻湖泊水体信息提取方法研究[J]. 国土资源遥感, 2020, 32(4): 130-136.
[4] 孙小芳. 结合目标分割的高光谱城市地物分类[J]. 国土资源遥感, 2017, 29(3): 171-175.
[5] 王瑾杰, 丁建丽, 张成, 陈文倩. 基于GF-1卫星影像的改进SWI水体提取方法[J]. 国土资源遥感, 2017, 29(1): 29-35.
[6] 王平平, 田淑芳. 基于WorldView2数据的岩性信息增强方法——以内蒙古扎嘎乌苏地区为例[J]. 国土资源遥感, 2016, 28(4): 176-184.
[7] 柴颖, 阮仁宗, 柴国武, 傅巧妮. 基于光谱特征的湿地植物种类识别[J]. 国土资源遥感, 2016, 28(3): 86-90.
[8] 许章华, 刘健, 陈崇成, 余坤勇, 黄旭影, 王美雅. 松毛虫危害下的马尾松林冠层光谱特征可辨性分析[J]. 国土资源遥感, 2016, 28(2): 41-47.
[9] 段秋亚, 孟令奎, 樊志伟, 胡卫国, 谢文君. GF-1卫星影像水体信息提取方法的适用性研究[J]. 国土资源遥感, 2015, 27(4): 79-84.
[10] 关红, 贾科利, 张至楠, 马欣. 盐渍化土壤光谱特征分析与建模[J]. 国土资源遥感, 2015, 27(2): 100-104.
[11] 张利华. 基于ALOS影像的内蒙古杭锦后旗土地盐渍化程度分级[J]. 国土资源遥感, 2015, 27(1): 121-126.
[12] 国巧真, 宁晓平, 王志恒, 蒋卫国. 地形地貌对半山区土地利用动态变化影响分析——以天津市蓟县为例[J]. 国土资源遥感, 2015, 27(1): 153-159.
[13] 许旭, 任斐鹏, 韩念龙. 2000—2009年河北省生态系统服务价值时空动态遥感监测[J]. 国土资源遥感, 2015, 27(1): 187-193.
[14] 周林滔, 杨国范, 赵福强, 杜娟. EMD与分形相结合的遥感影像水体信息提取方法[J]. 国土资源遥感, 2014, 26(4): 41-45.
[15] 胡卫国, 孟令奎, 张东映, 樊志伟, 成建国, 李晓晖. 资源一号02C星图像水体信息提取方法[J]. 国土资源遥感, 2014, 26(2): 43-47.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
京ICP备05055290号-2
版权所有 © 2015 《自然资源遥感》编辑部
地址:北京学院路31号中国国土资源航空物探遥感中心 邮编:100083
电话:010-62060291/62060292 E-mail:zrzyyg@163.com
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发