Page 130 - 遥感技术在生态环境监测中的应用研究

第五章 遥感技术在煤矿矿山地质环境监测中的应用研究

的是两个 INGaAs 探测器单元，因而在两种探测元件结合处会出现一点偏差，在 1000nm

和 1700 ～ 1800nm 范围处的曲线会有一个陡变。所以需要对原始反射光谱数据进行校正，
消除不同探测元件造成的误差，可以使用光谱仪自带的软件 ViewSpecPro.5.6 的断点修正工
具进行修正。
（二）平滑处理

由于光谱仪各个波段间对能量响应上的差异，使光谱曲线在某些波段范围剧烈变化，
存在许多“毛刺”噪声，信噪比降低。对于 ASD 光谱仪测定的反射光谱，这种现象在

2300 ～ 2500nm 波段范围内比较严重；而对于 FTIR 光谱仪测定的热红外发射率光谱，对
环境辐射和温度更为敏感，比反射光谱更易出现“锯齿”现象，在 13 ～ 14um 波段范围
尤为常见。为了得到平稳变化的光谱，去除包含在信号内的少量噪声，提高信噪比，需要

对光谱数据进行平滑处理。
研究表明：平滑处理在一定程度上降低频率较高且量值不大的噪声（佐腾幸男，

2001）。基本思想：在平滑点的前后各取若干个点来进行“平均”或“拟合”，将得到的
值作为平滑点的最佳估计值。本研究采用 Savitzky-Golay 滤波，基于 21 点二次多项式平滑，
在 Unscramber9.7（www.camo.com）软件中进行处理。

（三）光谱变换
在对目标进行光谱测定过程中，不可避免地受到仪器、光照条件、大气、背景等因素

影响，目标自身的光谱信息被消弱。因而，有必要对光谱数据进行多种形式的变换，以消
除或减弱背景噪声，减小土壤表面散射和吸收引起的信号强度的改变（何挺，2006），增
强目标光谱信息，提高信噪比。为了描述方便，本研究将经过平滑处理后的反射光谱和发

射光谱称为原始反射光谱 R 和原始发射光谱 E。以发射率 E 为例，分别进行一阶导数 E’、
二阶导数 E”、倒数对数 Lg（1/E）、倒数对数一阶导数（Lg（1/E））’、倒数对数二阶
倒数（Lg（1/E））”、平方根 S（E）、平方根一阶导数（S（E））’、平方根二阶导数（S

（E））”和连续统去除 CR（E）共 9 种形式的变换处理，反射率 R 变换公式同 E。
1. 倒数对数
对原始光谱发射率先求倒数，再进行对数变换，可以减少因光照条件变化引起的乘性

因素影响（张娟娟，2009），有效地增强相似光谱之间的差别（万余庆，2006）。对数计
算公式如下：

式中，i 为波段序号；λi 为波段 i 的波长值；E（λ i ）为波长入，处原始发射率值；Lg（1/

E（λ i ））为波长 λ i 处原始发射率的倒数对数值。
2. 平方根

对原始光谱数据求平方根，公式如下：
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