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遥感技术与应用  2018, Vol. 33 Issue (5): 900-907    DOI: 10.11873/j.issn.1004-0323.2018.5.0900
模型与反演     
基于PSO-RBF神经网络模型反演闽江下游水体悬浮物浓度
谢旭,陈芸芝
(福州大学地理空间信息技术国家地方联合工程研究中心空间数据挖掘与信息共享教育部重点实验室,福建 福州 350116)
Retrieval of Total Suspended Matter in the Lower of Minjiang River based on PSO-RBF
Xie Xu,Chen Yunzhi
(National Engineering Research Center of Geospatial Information Technology Key Laboratory of Spatial Data Mining & Information Sharing,Ministry of Education,Fuzhou 350116,China)
 全文: PDF 
摘要:

总悬浮物浓度是水环境重要参数之一,二类水体光谱特征复杂,光谱特征与悬浮物浓度之间关系不能用简单的线性模型来表示。利用2017年7月12日~13日2 d间对闽江40点位进行水质采样和光谱测量,结合光谱响应函数模拟GF-1 WFV1各波段遥感反射率,分析遥感因子与总悬浮物浓度相关性。利用相关系数较高的波段及组合b3、b3/b2和b3/b1,构建PSO-RBF和传统RBF神经网络总悬浮物浓度反演模型,同时建立以b3/b2为自变量的经验比值模型。结果表明:与传统RBF神经网络和经验模型相比,PSO\|RBF神经网络模型效果更佳,R2=0.890,RMSE=3.01 mg·L-1。基于训练好的PSO-RBF模型,应用GF-1 WFV1遥感影像对闽江下游水体总悬浮物浓度进行反演,影像反演的总悬浮物浓度RMSE=3.65 mg·L-1,MRE=14.11%,遥感影像反演结果精度明显高于克里金空间插值结果。分析其空间分布特征,从上游方向往下游方向呈现增加趋势,马尾至闽江入海口河段总悬浮物浓度增加明显。

关键词: 悬浮物浓度遥感反射率闽江粒子群神经网络    
Abstract: Total suspended matter (TSM) is one of the important parameters of water environment.As the spectral characteristics of the Case-II water are complicated,so it is not suitable to represent the relationship between spectral characteristics andTSM by simple linear models.In this paper,the test data,which is acquired by water quality sampling and spectral measurement of 40 points from July 12 -13,2017,together with GF-1 WFV1 bands reflectance data are used to analysis the correlation between remote sensing factors and TSM.Taking advantage of high correlation coefficients between bands,such as b3,b3/b2 and b3/b1,we construct PSO-RBF and RBF neural network model to inverse TSM.At the same time,a empirical b3/b2 ratio model is also proposed.The result shows that PSO-RBF neural network model’s performance is better than traditional RBF neural network and the empirical model,whose R2=0.890,RMSE=3.01 mg/L.On this basis,the GF-1 WFV1 remote sensing image is used to inverse TSM of Minjiang River,which is calculated by the well-trained PSO-RBF model.Furthermore,the spatial distribution characteristics of TSM is also studied.The result of TSM inversion comes to RMSE=3.65 mg·L-1,MRE=14.11% respectively,and remote sensing image retrieval results accuracy was significantly higher than that of Kriging interpolation results,and there is
Key words: Total suspended matter    Remote sensing reflectance    Mingjiang river    Particle Swarm Optimization    Neural network
收稿日期: 2017-12-18 出版日期: 2019-03-01
ZTFLH:  TP 79  
基金资助: 国家自然科学基金项目(41401488),国家重点研发计划课题(2017YFB0504203),海西政务大数据应用协同创新中心资助。
作者简介: 谢旭(1992-),男,福建龙岩人,硕士研究生,主要从事生态环境遥感研究。Email:xie94398@foxmail.com。
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谢旭
陈芸芝

引用本文:

谢旭, 陈芸芝. 基于PSO-RBF神经网络模型反演闽江下游水体悬浮物浓度[J]. 遥感技术与应用, 2018, 33(5): 900-907.

Xie Xu, Chen Yunzhi. Retrieval of Total Suspended Matter in the Lower of Minjiang River based on PSO-RBF. Remote Sensing Technology and Application, 2018, 33(5): 900-907.

链接本文:

http://www.rsta.ac.cn/CN/10.11873/j.issn.1004-0323.2018.5.0900        http://www.rsta.ac.cn/CN/Y2018/V33/I5/900

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