基于机器学习算法的干旱区绿洲地上生物量估算

植被地上生物量是反映陆地生态系统固碳能力的重要指标,利用遥感技术开展干旱区植被地上生物量估算与空间反演,可为荒漠绿洲生态系统的健康评价与碳储量估算提供重要依据。以野外调查和实地采样数据为基础,利用Landsat 8 OLI多光谱影像提取的7个植被指数和13个波段变量构成4种建模变量组合,采用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)、反向传播神经网络(Back Propagation Neural Network,BPNN)、极端梯度提升(e Xtreme Gradient Boosting,XGBoost)和随机森林(Random Forest,RF)这4种机器学习算法对新疆渭干河-库车河三角洲绿洲地上生物量进行遥感估算和空间反演。结果表明,(1)由波段变量和随机蛙跳算法优选变量构建的植被地上生物量反演模型,其估测精度明显优于全变量和指数变量,预测能力更为稳定。与SVM和BPNN算法相比,XGBoost和RF算法构建的模型具有更好的估测效果,能更准确地估算研究区植被地上生物量。(2)在构建的估测模型中,波段变量结合RF算法模型的精度最高,稳定性最强,其建模集和...     

氧化铁砷体系除砷机理探讨

从化学热力学和铁砷沉淀物的红外光谱两个方面探讨了氧化铁砷体系沉淀除砷的机理,在低pH值条件下,废水中的砷酸根离子与铁离子形成溶度积很小的FeAso₄,并与过量的铁离子形成的FeOOH羟基氧化铁生成吸咐沉淀物,使砷得到去除。     

不同分子量聚乳酸的异养反硝化脱氮性能及脱氮反应机制

聚乳酸(PLA)是一种发展潜力巨大的反硝化固体碳源。为探究不同分子量PLA反硝化脱氮路径及机制,以不同分子量PLA为固体碳源研究了PLA的静态释碳性能和反硝化脱氮效果,考察了反硝化出水溶解性有机质(DOM)组分和微生物群落结构。结果表明：PLA释碳稳定,在清水和脱氮反应器中出水COD均能稳定在20 mg·L^-1;PLA分子量越低,脱氮效果越好,5 000 g·mol^-1分子量PLA的NO₃^--N去除率和反硝化速率达到100%和1.29 mg·L^-1·h^-1。PLA脱氮路径有2条：一是反硝化功能菌群利用水解微生物分解PLA释放的小分子碳源作为电子供体进行异养反硝化作用;一是微生物利用溶解性微生物代谢产物等有机物进行反硝化脱氮。该研究结果可为PLA固体碳源在反硝化脱氮工艺中的高效应用提供参考。     

不同光照对稀杯盔形珊瑚生长及钙化的影响

本研究于2015年3月份在徐闻珊瑚礁国家级自然保护区采集稀杯盔形珊瑚（Galaxea astreata）,分解获得单枝实验珊瑚,实验室条件下进行四种波长光谱光强度渐变单因子对照试验,分别观察其在光谱波长、光强度渐变条件下的生长特性和代谢水平。结果显示,不同光谱在光强度240 μmol/m2/s条件下,稀杯盔形珊瑚单位面积叶绿素含量（A）和虫黄藻密度（Z）变化呈显著性差异（p＜0.05）,除了碳水化合物（C）,都在波长380~460 nm光谱光照条件下达到最大值,其中脂质含量百分比（L）是蛋白质（P）和C的10倍以上;不同光谱、光强度梯度条件下,光照条件下的钙化率（G_L）、净光合作用量（P_N）、总光合作用量（P_G）差异显著（p＜0.05）,在一定范围内,G_L、P_G、P_N随着光强度增强而升高,当光强度超过光合效率光饱和值时,停止升高或开始降低;G_L/G_D和G_L/P_G比值也随着光强度增强而升高,比值变化范围分别在3.06~9.89和0.21~0.60之间,但P_G/P_N比值随着光强度增强而降低,变化范围在1.20~2.69之间。     

冰体融化过程中三线态溶解性有机物的释放规律

以辽宁省沈阳市的浑河河水(HR)和丁香湖湖水(DXL)作为研究对象,通过淋溶实验和室内模拟光解实验,选用2,4,6-三甲基苯酚(TMP)作为三线态溶解性有机物(³DOM~*)的探针,考察了不同温度条件下冰体融化时溶解性有机物(DOM)的光谱学特性变化,以及DOM、荧光物质和³DOM~*的释放规律。结果表明：融化温度越低,HR与DXL 2种水样的SUVA₂₅₄、E₂/E₃均显著增加,且DXL水样表现出的增加更为明显。HR和DXL水样中均包含类富里酸类物质、类腐植酸类物质,HR样品中还含有类芳香族蛋白类物质。冻结温度相同,融化温度越低,荧光物质从样品中析出得越规律,呈逐渐减少的趋势。融化温度越低,³DOM~*的释放越规律,且HR表现得尤为明显,HR融化初期³DOM~*的稳态浓度是原始水样的4.1倍。     

水面实测遥感光谱数据的叶绿素a反演模型构建—以太湖为例

叶绿素a遥感反演的关键是建立遥感数据和叶绿素含量的定量关系。本文根据2007年11月在太湖实测的水体反射光谱及实验室分析得到的叶绿素浓度数据,对太湖水体反射光谱特征与叶绿素浓度之间的关系进行分析和建模。研究结果表明：687nm附近反射峰位置对叶绿素浓度有很好的指示作用,在太湖水体叶绿素浓度的估测模型中,反射峰位置的指数模型要优于线性模型;叶绿素a浓度与684nm和633nm附近的一阶微分有很好的相关性,利用R’684和R’633所建叶绿素a浓度反演模型的估算精度R2分别达到0.89和0.91。     

拉曼光谱分析技术在防爆安检中的应用

本文简述了激光拉曼光谱技术及其在毒品检测、爆炸品检测领域的应用,并对拉曼光谱技术在防爆安检工作中的发展做了一些归纳.     

基于实测高光谱数据的太湖悬浮物浓度与透明度分区

通过实地测量太湖水体的反射光谱和表层水质,利用实测数据以及水-气界面辐射传输模型计算其遥感反射率,并根据太湖的实际水质状况将其划分为3个区域,分别分析太湖总体和分区的反射光谱曲线,建立太湖不同区域水体悬浮物浓度和透明度的反演模型。结果表明,就悬浮物浓度和透明度而言,太湖3个区域中以东太湖水质最佳,贡湖、梅梁湖和竺山湖次之,南部和西部最差;对太湖进行分区研究能够更好地反应太湖水质的差异性,拟合各区域的水质状况,分区模型精度较全湖区模型高,误差也普遍较小,能够提高研究结果的可信度和可行性。     

草甘膦THz光谱的单分子建模研究

为获得草甘麟在THz波段的光学参数,利用太赫兹时域光谱(THz - TDS)装置对草甘膦标准品进行测试,获得样品在0.4～ 1.5 THz波段的折射率谱和吸收谱.结果表明,草甘膦样品有5个明显的特征吸收峰,吸收峰的位置分别为0.79 THz、0.89 THz、1.09 THz、1.31 THz和1.43 THz,它的平均折射率为1.512.为了更好地解析试验光谱,利用Gaussian 03程序的B3LYP函数与从头算理论HF在6- 311G(d,p)基组水平上.,以及DMol3程序的PW91、VWN - BP和BLYP 3种GGA密度函数在DNP基组水平上模拟草甘膦单分子,其中利用HF和VWN- BP函数计算出的峰位值与其对应的试验值较接近.这两种方法是模拟草甘膦单分子较为适合的方法.利用HF函数计算的键长、键角均与室温下X射线衍射值有相同的一致性趋势,而VWN - BP函数这一趋势不明显.     

基于无人机遥感和集成学习的苏州市河流悬浮物浓度反演

针对单一模型容易过拟合的缺陷,通过4种不同的集成学习策略实现多种机器学习方法之间的优势互补,从而提升模型的精度和泛化性,并以苏州市为研究区,无人机采集的多光谱遥感影像和实地测量的悬浮物浓度数据为基础建立集成学习反演模型.同时,4种常用的回归分析方法和3种经典的机器学习方法被作为对比方法以探究集成学习策略的有效性.结果表明,集成学习策略能够克服单一模型各自的缺陷,显著提升遥感反演的精度和泛化性,其中表现最优的集成学习反演模型的验证集决定系数达到0.821井相比回归分析方法提升38.21%,井相比单一机器学习方法提升16.79%.此外,集成学习方法反演的绝对误差集中于较小值,其绝对误差均值和中值均优于传统方法,以期提高城市悬浮物浓度反演精度,为无人机遥感河流悬浮物浓度反演提供指导.