一种基于相关性系数的植物滞尘能力检测方法技术

本发明专利技术涉及一种基于相关性系数的植物滞尘能力检测方法，包括：获取植物的光谱反射率和滞尘量；计算各个波段的光谱反射率的一阶倒数；计算各个波段的光谱反射率的一阶倒数和对应的滞尘量数据的相关性系数；筛选出绝对值最大的相关性系数对应的波段，并确定该波段对应的光谱反射率的一阶倒数和滞尘量数据；拟合确定滞尘反演模型；获取待测植物在反演波段的光谱反射率的一阶倒数，并输入到滞尘反演模型中，获得滞尘量数据量。根据绝对值最大的相关性系数性系数筛选出最佳的单个反演波段，并拟合确定滞尘反演模型，最直观地表示光谱反射率的一阶倒数对滞尘量的响应程度，进而实现快速便捷地获得表征待测植物滞尘能力的滞尘量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于相关性系数的植物滞尘能力检测方法
本专利技术涉及环境监测与评价
，特别是涉及一种基于相关性系数的植物滞尘能力检测方法。
技术介绍
随着工业化和城市化的迅速发展，城市大气污染日趋严重。粉尘是城市大气污染中的主要污染物，粉尘中除含有重金属外，还含有致癌物质和细菌病毒等，对人体健康造成极大的威胁。城市绿化植物能够有效地阻滞空气中的粉尘，改善城市的生态环境质量。目前，植物的滞尘效应已成为筛选城市绿化植物的一个重要指标。因此，如何评估植物的滞尘能力已成为当前研究的重点。
技术实现思路
基于此，本专利技术的目的在于，提供一种基于相关性系数的植物滞尘能力检测方法，其具有可快速估算植物滞尘能力的优点。一种基于相关性系数的植物滞尘能力检测方法，包括如下步骤：获取植物的光谱反射率，并对光谱反射率进行预处理；对预处理后的光谱反射率进行光谱变换，获得各个波段的光谱反射率的一阶倒数；获取表征植物滞尘能力的滞尘量数据，并计算各个波段的光谱反射率的一阶倒数和对应的滞尘量数据的相关性系数；筛选出绝对值最大的相关性系数，并将最大相关性系数对应的波段作为反演波段，且确定反演波段对应的光谱反射率的一阶倒数以及对应的滞尘量数据；根据所述反演波段对应的光谱反射率的一阶倒数以及对应的滞尘量数据拟合确定滞尘反演模型；获取待测植物在反演波段的光谱反射率的一阶倒数，并输入到滞尘反演模型中，获得滞尘量数据。本专利技术通过计算各个波段的光谱反射率的一阶倒数和对应的滞尘量数据的相关性系数，进而根据绝对值最大的相关性系数筛选出最佳的单个反演波段，并通过单个反演波段对应的光谱反射率的一阶倒数和对应的滞尘量数据拟合确定滞尘反演模型，实现最直观地表示光谱反射率的一阶倒数对滞尘量数据的响应程度，进而通过滞尘反演模型实现快速便捷地获得表征待测植物滞尘能力的滞尘量数据。在一个实施例中，所述计算各个波段的光谱反射率的一阶倒数和对应的滞尘量数据的相关性系数的方式为：其中，rij为第i个样本中第j个波段的光谱反射率一阶导数；为第j个波段的光谱反射率一阶导数的平均值；xij为第i个样本中第j个波段的滞尘量数据；为第j个波段滞尘量数据的平均值；N为样本的数量，每个样本包括各个波段的光谱反射率的一阶倒数以及对应的滞尘量数据。在一个实施例中，所述对光谱反射率进行预处理的步骤，包括：获取植物的光谱反射率，并剔除误差超过第一设定阈值的光谱反射率，之后将剩余的光谱反射率数据求平均，以平均值作为植物的光谱反射率；其中，植物的光谱反射率为植物在各个波段的反射的光通量与入射到物体的光通量之比；对所述植物的光谱反射率采用就近原则除以对应的白板值，作为植物的实际光谱反射率；根据植物的实际光谱反射率，确定水汽吸收波段，并剔除水汽吸收波段对应的光谱反射率，再沿着光谱反射率的光谱曲线拟合补全获得预处理后的光谱反射率。通过剔除误差数据再求平均值的方式可减少数据测量的误差；通过采用就近原则除以对应的白板值的方式，可使不同时间段、不同实验条件下获取的数据具有可比性，并同时消除实验环境背景所带来的误差；通过剔除水汽吸收波段，可方便之后的数据处理。在一个实施例中，所述根据反演波段以及对应的滞尘量数据拟合确定滞尘反演模型的步骤，包括：将反演波段对应的光谱反射率的一阶倒数以及对应的滞尘量数据输入到SPSS软件中；通过SPSS软件拟合出多条拟合曲线模型，并计算各拟合曲线模型的确定系数；获取确定系数最大的值对应的拟合曲线模型作为滞尘反演模型。在一个实施例中，所述获得滞尘量数据的步骤之后，还包括：获得多组待测植物的滞尘量数据，并根据所述滞尘量数据在设定区域种植对应的植物。本专利技术还提供一种基于相关性系数的植物滞尘能力检测装置，包括：预处理模块，用于获取植物的光谱反射率，并对光谱反射率进行预处理；光谱变换模块，用于对预处理后的光谱反射率进行光谱变换，获得各个波段的光谱反射率的一阶倒数；相关性系数获取模块，用于获取表征植物滞尘能力的滞尘量数据，并计算各个波段的光谱反射率的一阶倒数和对应的滞尘量数据的相关性系数；反演波段获取模块，用于筛选出绝对值最大的相关性系数，并将最大相关性系数对应的波段作为反演波段，且确定反演波段对应的光谱反射率的一阶倒数以及对应的滞尘量数据；滞尘反演模型确定模块，用于根据所述反演波段对应的光谱反射率的一阶倒数以及对应的滞尘量数据拟合确定滞尘反演模型；滞尘量数据获取模块，用于获取待测植物在反演波段的光谱反射率的一阶倒数，并输入到滞尘反演模型中，获得滞尘量数据。本专利技术通过计算各个波段的光谱反射率的一阶倒数和对应的滞尘量数据的相关性系数，进而根据绝对值最大的相关性系数筛选出最佳的单个反演波段，并通过单个反演波段对应的光谱反射率的一阶倒数和对应的滞尘量数据拟合确定滞尘反演模型，实现最直观地表示光谱反射率的一阶倒数对滞尘量数据的响应程度，进而通过滞尘反演模型实现快速便捷地获得表征待测植物滞尘能力的滞尘量数据。本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，其上储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任意一项所述的植物滞尘能力检测方法的步骤。本专利技术还提供一种计算机设备，包括储存器、处理器以及储存在所述储存器中并可被所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任意一项所述的植物滞尘能力检测方法的步骤。为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本专利技术。附图说明图1为本专利技术植物滞尘能力检测方法的流程图；图2为本专利技术对光谱反射率进行预处理的流程图；图3为本专利技术剔除水汽吸收波段的前后比较图；图4为本专利技术确定滞尘反演模型的流程图。具体实施方式请参阅图1，其为本专利技术植物滞尘能力检测方法的流程图。所述植物滞尘能力检测方法，包括如下步骤：步骤S1：获取植物的光谱反射率，并对光谱反射率进行预处理。其中，所述植物的光谱反射率为植物在各个波段的反射的光通量与入射到物体的光通量之比。具体在本实施例中所述植物的光谱反射率为所述植物在350nm-2500nm波段且间隔为1nm波段的反射通量与该波段的入射通量之比，即包括所述植物在350nm的反射通量与该波段的入射通量之比、所述植物在351nm的反射通量与该波段的入射通量之比…所述植物在2500nm的反射通量与该波段的入射通量之比。步骤S2：对预处理后的光谱反射率进行光谱变换，获得各个波段的光谱反射率的一阶倒数。其中，通过对预处理后的光谱反射率进行光谱变换，可压缩背景噪声对目标信息的影响，提高后续数据处理的精确度。步骤S3：获取表征植物滞尘能力的滞尘量数据，并计算各个波段的光谱反射率的一阶倒数和对应的滞尘量数据的相关性系数。步骤S4：筛选出绝对值最大的相关性系数，确定与绝对值最大的相关性系数对应的反演波段以及滞尘量数据。步骤S5：根据所述反演波段对应的光谱反射率的一阶倒数以及对应的滞尘量数据拟合确定滞尘反演模型。步骤S6：获取待测植物在反演波段的光谱反射率的一阶倒数，并输入到滞尘反演模型中，获得滞尘量数据。本专利技术通过计算各个波段的光谱反射率的一阶倒数和对应的滞尘量数据的相关性系数，进而根据绝对值最大的相关性系数筛选出最佳的单个反演波段，并通过单个反演波段对应的光谱反射率的一阶倒数和对应的滞尘量数据拟合确定滞尘反演模型，实现最直观地表示光谱反射率的一阶倒数对滞尘量数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于相关性系数的植物滞尘能力检测方法，其特征在于，包括如下步骤：获取植物的光谱反射率，并对光谱反射率进行预处理；对预处理后的光谱反射率进行光谱变换，获得各个波段的光谱反射率的一阶倒数；获取表征植物滞尘能力的滞尘量数据，并计算各个波段的光谱反射率的一阶倒数和对应的滞尘量数据的相关性系数；筛选出绝对值最大的相关性系数，并将最大相关性系数对应的波段作为反演波段，且确定反演波段对应的光谱反射率的一阶倒数以及对应的滞尘量数据；根据所述反演波段对应的光谱反射率的一阶倒数以及对应的滞尘量数据拟合确定滞尘反演模型；获取待测植物在反演波段的光谱反射率的一阶倒数，并输入到滞尘反演模型中，获得滞尘量数据。

【技术特征摘要】
1.一种基于相关性系数的植物滞尘能力检测方法，其特征在于，包括如下步骤：获取植物的光谱反射率，并对光谱反射率进行预处理；对预处理后的光谱反射率进行光谱变换，获得各个波段的光谱反射率的一阶倒数；获取表征植物滞尘能力的滞尘量数据，并计算各个波段的光谱反射率的一阶倒数和对应的滞尘量数据的相关性系数；筛选出绝对值最大的相关性系数，并将最大相关性系数对应的波段作为反演波段，且确定反演波段对应的光谱反射率的一阶倒数以及对应的滞尘量数据；根据所述反演波段对应的光谱反射率的一阶倒数以及对应的滞尘量数据拟合确定滞尘反演模型；获取待测植物在反演波段的光谱反射率的一阶倒数，并输入到滞尘反演模型中，获得滞尘量数据。2.根据权利要求1所述的植物滞尘能力检测方法，其特征在于，所述计算各个波段的光谱反射率的一阶倒数和对应的滞尘量数据的相关性系数的方式为：其中，rij为第i个样本中第j个波段的光谱反射率一阶导数；为第j个波段的光谱反射率一阶导数的平均值；xij为第i个样本中第j个波段的滞尘量数据；为第j个波段滞尘量数据的平均值；N为样本的数量；每个样本包括各个波段的光谱反射率的一阶倒数以及对应的滞尘量数据。3.根据权利要求1所述的植物滞尘能力检测方法，其特征在于，所述对光谱反射率进行预处理的步骤，包括：获取植物的光谱反射率，并剔除误差超过第一设定阈值的光谱反射率，之后将剩余的光谱反射率数据求平均，以平均值作为植物的光谱反射率；对所述植物的光谱反射率采用就近原则除以对应的白板值，作为植物的实际光谱反射率；根据植物的实际光谱反射率，确定水汽吸收波段，并剔除水汽吸收波段对应的光谱反射率，再沿着光谱反射率的光谱曲线拟合补全获得预处理后的光谱反射率。4.根据权利要求1所述的植物滞尘能力检测方法，其特征在于，所述获取各个波段的光谱反射率的一阶倒数的方式为：其中，λi+1，λi，λi-1为相邻波长，dR(λi)为波长λi的一阶导数光谱，R(λi+1)，R(λi)，R(λi-1)分别是波长为λi+1，λi，λi-1处的反射率。5.根据权利要求1所述的植物滞尘能力检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：周霞，周成虎，荆文龙，王重洋，张晨，王志广，
申请(专利权)人：广州地理研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44