Regional soil organic carbon prediction model based on a discrete wavelet analysis of hyperspectral satellite data     

《International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation》2020

Most studies have the achieved rapid and accurate determination of soil organic carbon (SOC) using laboratory spectroscopy; however, it remains difficult to map the spatial distribution of SOC. To predict and map SOC at a regional scale, we obtained fourteen hyperspectral images from the Gaofen-5 (GF-5) satellite and decomposed and reconstructed the original reflectance (OR) and the first derivative reflectance (FDR) using discrete wavelet transform (DWT) at different scales. At these different scales, as inputs, we selected the 3 optimal bands with the highest weight coefficient using principal component analysis and chose the normalized difference index (NDI), ratio index (RI) and difference index (DI) with the strongest correlation with the SOC content using a contour map method. These inputs were then used to build regional-scale SOC prediction models using random forest (RF), support vector machine (SVM) and back-propagation neural network (BPNN) algorithms. The results indicated that: 1) at a low decomposition scale, DWT can effectively eliminate the noise in satellite hyperspectral data, and the FDR combined with DWT can improve the SOC prediction accuracy significantly; 2) the method of selecting inputs using principal component analysis and a contour map can eliminate the redundancy of hyperspectral data while retaining the physical meaning of the inputs. For the model with the highest prediction accuracy, the inputs were all derived from the wavelength range of SOC variations; 3) the differences in prediction accuracy among the different prediction models are small; and 4) the SOC prediction accuracy using hyperspectral satellite data is greatly improved compared with that of previous SOC prediction studies using multispectral satellite data. This study provides a highly robust and accurate method for predicting and mapping regional SOC contents.  相似文献   

基于SPEI的渭河流域干旱时空变化特征分析          下载免费PDF全文

邹磊  余江游  夏军  王飞宇 《干旱区地理》2020,43(2):329-338

以标准化降水蒸散指数（SPEI）作为评估指标，基于渭河流域28个气象站点1961—2017年实测降水量和气温数据，采用Mann-Kendall（M-K）趋势检验、经验正交函数以及小波变换等方法分析渭河流域干旱时空变化特征，并研究渭河流域干旱与6种大尺度气候因子之间的相关关系，进一步探讨主要气候因子对流域干旱时空分布特征的潜在影响。研究表明：渭河流域在1961—2017年间整体呈现出变旱的趋势。通过经验正交函数分解，渭河流域干旱分布场主要有3种典型模态类型，分别为全局型、西北—东南反向分布型以及东—西反向分布型；同时，大尺度气候因子南方涛动指数SOI与流域干旱分布场具有更好的相关关系，对该区域内干旱变化有较强的影响。  相似文献   

基于小波变换与神经网络的石羊河流域夏季地温预测模型研究   总被引：1，自引：1，他引：0  

贾东于  李开明  聂晓英  袁春霞  李清峰  高福元 《冰川冻土》2020,42(2):412-422

地温变化在气候反馈效应中起着重要作用， 理解地温及其与影响因素之间的时空关系对预测全球温度变化至关重要。利用1998 - 2017年石羊河流域的逐日常规气象观测资料， 采用小波分析结合BP（Back Propagation）神经网络构建了石羊河流域夏季地温预报模型， 结果表明： 日平均地温预测效果在不同站点均为最佳， 其中预测值和观测值的相关系数均大于0.87， 3 ℃以内的预测概率均大于84%。其中， 民勤地区地温预测效果最好， 预测值和观测值的相关系数达到0.91， 3 ℃以内的预测概率达到86%。日最高地温的预测值与观测值的相关系数高于0.8， 但误差平方和、 标准差较大。永昌地区日最高地温的模拟效果最好， 3 ℃以内的预测概率达到83%。日最低地温的预测与观测值的平均相关系数高于0.66， 3 ℃以内的预报概率高于83%， 但预测值略低。其中， 武威地区日最低地温的预测效果最好， 预测值与观测值的相关系数为0.72， 3 ℃以内的预测概率达到94%。研究成果可为有效弥补干旱、 半干旱区地温观测资料缺失和探讨其与局地气候的关系提供一些参考。  相似文献   

基于PSR-WSVM模型的边坡位移预测     

李建新  刘小生  肖钢  周文  刘仁志 《大地测量与地球动力学》2020,40(6):577-580

为建立高精度的边坡位移预测模型，采用相空间重构（PSR）将边坡位移时间序列数据转换为多维数据，同时构造小波核函数改进的支持向量机模型，建立PSR-WSVM模型并应用于边坡位移预测。将PSR-WSVM模型预测结果与传统支持向量机（SVM）模型、小波支持向量机（WSVM）模型和基于相空间重构的支持向量机（PSR-SVM）模型预测结果进行对比，通过平均绝对误差（MAE）、平均绝对误差百分比（MAPE）和均方根误差（RMSE）3个精度评价指标验证PSR-WSVM模型的可行性。工程实例结果表明，PSR-WSVM模型预测结果的3个精度评价指标都优于另外3种模型，边坡位移预测的精度明显提升。  相似文献   

毛乌素沙区1961-2016年降水特征     

张雪琴  刘树林  冯坤  郭紫晨  康文平  陈翔  支莹 《中国沙漠》2019,39(6):141-150

基于毛乌素沙区10个气象站1961-2016年观测资料，应用Mann-Kendall方法和t检验法对各气象站年降水量进行了突变检验，借助小波分析讨论了各气象站年降水量的周期特征，根据降水量等值线划分结果对整个研究区分区分析了年、季、月和日尺度上的降水变化特征，并在两个时段上分析了季节性降水的差异。结果表明：毛乌素沙区年降水量空间特征差异明显，东部亚区呈上升趋势，中西部亚区呈下降趋势，但变化趋势不显著且无突变发生；降水年内分配不均，干湿季分明，降水集中在5-9月，夏秋季降水占全年降水比重大，季、月和日尺度降水量存在梯度递减变化；年降水量的年际变化过程存在多重时间尺度的自相似结构；近26年的冬春季降水增加显著，但降水波动幅度小于前30年。  相似文献   

基于经验模态分解和小波分解估算海气通量涡相关计算中的截断时间尺度     

姜浩  赵中阔  樊伟  宋金宝 《海洋与湖沼》2018,49(6):1138-1150

基于时长38天的海表风场实测数据,应用经验模态分解(EmpiricalModeDecomposition,EMD)和小波分解(Wavelet Decomposition, WD)这两种数据处理方法首先对涡相关法中的截断时间尺度(CutoffTimescale,CTS)进行估算,结果显示:基于EMD与WD方法估算出的CTS一般都在40秒左右(EMD的结果略小),远远小于传统涡相关法中CTS的取值(固定为10分钟),且EMD和WD的使用使得每一段数据都能够根据自身的湍流特点而获得合适的CTS; EMD方法和WD方法有效的去除了计算结果中的非湍部分,且对通量传输方向的刻画也更加合理,极大提高了通量的计算精度,所得通量与传统方法计算的通量偏差平均值高达45%;研究还对EMD和WD的优缺点进行了对比分析,结果表明EMD相比于WD有更高的自主性,而WD对信号的分离程度则更高。  相似文献   

Long‐term variations and temporal scaling of hydroclimatic time series with focus on the German part of the Elbe River Basin          下载免费PDF全文

D. Markovic  M. Koch 《水文研究》2014,28(4):2202-2211

Long‐term variations and temporal scaling of mean monthly time series of river flow, precipitation, temperature, relative humidity, air pressure, duration of bright sunshine, degree of cloud cover, short wave radiation, wind speed and potential evaporation within or in vicinity of the German part of the Elbe River Basin are analyzed. Statistically significant correlations between the 2–15 year scale‐averaged wavelet spectra of the hydroclimatic variables and the North Atlantic Oscillation‐ and Arctic Oscillation index are found which suggests that such long‐term patterns in hydroclimatic time series are externally forced. The Hurst parameter estimates (H) based on the Detrended Fluctuation Analysis (DFA) indicate persistence for discharge, precipitation, wind speed, air pressure and the degree of cloud cover, all having an annual cycle and a broad low‐frequency distribution. Also, DFA H parameter estimates are higher for discharge than for precipitation. The major long‐term quasi‐periodic variability modes of precipitation detected using Singular Spectrum Analysis coincide with those detected in the discharge time series. Upon subtraction of these low‐frequency quasi‐periodic modes, the DFA H parameter estimates suggest absence of the persistence for both precipitation and discharge. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

改进的小波阈值函数对变形监测数据的去噪研究     

甘若  陈天伟  郑旭东  段青达  潘梅 《大地测量与地球动力学》2020,40(1):17-22

基于小波分析中传统的阈值函数,结合其他学者提出的小波阈值函数,提出一种改进的小波阈值函数,并将其应用于变形监测数据的去噪处理。理论分析和算例表明,新的小波阈值去噪函数能够有效去除噪声。  相似文献   

高分二号卫星影像自适应模糊阈值法小波去噪     

张宇航  杨武年  任金铜  邓晓宇 《测绘通报》2019,(3):32-35

高分二号卫星影像提供了丰富的图像信息，高分二号影像数据的发布打破了我国高分辨率对地观测数据长期依赖进口的局面。但是图像在传输和保存过程中会有噪声干扰，如果感兴趣区域受到污染，则会导致该区域内的影像信息不能被充分利用。为了解决高分二号遥感影像去噪这一难题，本文采用自适应模糊阈值法去噪方式，该方法根据各个尺度下噪声方差建立的自适应模糊阈值函数非线性处理后，重新构造作为新的小波系数，经小波逆变换后得到去噪图像。通过与均值滤波器滤波、高斯平滑滤波、中值滤波器滤波、小波全局阈值去噪和Birge-Massart策略阈值法去噪比较，结果表明，自适应模糊阈值去噪法充分结合软硬阈值处理方式的优点，既保留图像细节又使图像更加平滑，图像整体信息完好，去噪效果更为理想。  相似文献   

Two Quasi-periodic Oscillations in ESO 113-G010     

《Chinese Astronomy and Astrophysics》2020,44(1):32-40

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