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基于网格搜索优化CatBoost模型的GF-5卫星影像铬离子含量反演研究
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作者 刘东宜 屈永华 +1 位作者 冯耀伟 屈冉 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2024年第9期1460-1470,共11页
高光谱遥感技术以其低成本、高效率、广泛覆盖范围、宏观性强和动态监测能力等优势而受到关注。利用高光谱遥感技术,对安图县新合乡尾矿库土壤中六价铬离子污染状况进行有效监测;以高分五号(GF-5)卫星的高光谱遥感影像及实测土壤样本为... 高光谱遥感技术以其低成本、高效率、广泛覆盖范围、宏观性强和动态监测能力等优势而受到关注。利用高光谱遥感技术,对安图县新合乡尾矿库土壤中六价铬离子污染状况进行有效监测;以高分五号(GF-5)卫星的高光谱遥感影像及实测土壤样本为数据源,基于皮尔逊相关系数、波段加法和比值指数,提取与土壤重金属含量变化相关的特征,构建反演模型。首先,剔除预处理后的遥感影像中饱和、噪声和水汽吸收波段,同时利用各波段反射率进行代数运算构建加法和比值指数,计算其与实测铬离子含量数据的皮尔逊相关系数;然后,基于皮尔逊相关系数得到的前50最高相关特征变量,采用网格搜索优化的CatBoost回归,建立土壤六价铬离子含量反演模型,并使用SHAP方法评估特征重要性,探究影响GF-5反演土壤重金属重要波段。结果显示,在相同光谱变换条件下,与偏最小二乘回归(PLSR)、随机森林回归(RFR)、支持向量机回归(SVMR)、卷积神经网络(CNN)和多元逐步线性回归模型相比,网格搜索优化的CatBoost模型效果最好,训练集拟合优度为0.92,验证集为0.88。利用网格搜索优化CatBoost回归模型对吉林省安图铬渣填埋场进行了土壤六价铬离子含量反演,结果显示该区域尾矿库开采区域周边六价铬离子污染严重,这与该地矿山开采和尾矿堆放实际情况基本一致。该研究为土壤重金属污染监测和环境管理提供了重要的技术手段和科学依据。 展开更多
关键词 高光谱反演 高光谱遥感 GF-5 六价铬离子 土壤重金属 CatBoost回归模型
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