重金属胁迫下矿区植物波谱异常与图像特征研究

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本文以江西德兴铜矿和云南个旧锡矿为研究区,以盐肤木、肾蕨、蒿三种植物为研究对象,分析了利用植被高光谱遥感进行矿山环境重金属污染监测的原理和方法,提出了由植物波谱参数反演重金属含量的定量模型,为监测有色金属矿区的重金属污染开辟了新的途径。本研究根据已有资料,在不同污染程度的采样区采集特定植物的波谱曲线并同步采集植物样品,通过化学分析测得样品中重金属Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Mn、Ni的含量,了解各个采样区的污染程度,同时,对波谱曲线进行处理,提取如特定波长反射率、蓝移程度、红边位置、植被指数、吸收深度等特征参数,利用统计回归分析得到由波谱特征参数到重金属含量的反演模型,结果表明:两矿区受到各种重金属的污染都比较严重;铜矿区盐肤木红波段吸收谷的反射率与Pb含量的相关较大,锡矿区两种植物特定波长的反射率与Cr的含量相关性比较明显;1240nm处的反射率和725/675的值与重金属含量的相关性都较高;450nm,550nm,670nm,760nm,1240nm处反射率的线性组合可作为由光谱特征判断肾蕨重金属污染程度的一个参数;吸收深度与重金属含量的相关性较明显,对于各种植物通过强迫引入法,得到了与各种重金属含量相关性较大的几个波长位置,并得到回归方程,建立了由波谱参数反演重金属含量的定量模型。另外,定性分析了植被在重金属胁迫下的图像特征。本研究表明,高光谱遥感作为监测环境污染的一种手段将有广阔的发展前景。
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