稀疏样本下融合GHMM与高光谱遥感反演的高锰酸盐指数监测OA
A method for monitoring the permanganate index(CODMn)by integrating the Gaussian hidden Markov model and inversion of hyperspectral remote sensing data under sparse sample conditions
为解决大范围且样本稀疏分布环境下的高锰酸盐指数(permanganate index,CODMn)监测难题,该文提出了一种结合遥感影像和时间序列数据的综合分析方法.该方法以高精度的高斯隐马尔可夫模型(Gaussian hidden Mark-ov model,GHMM)预测结果为基础,通过遥感反演技术捕捉当前 CODMn的波动趋势,从而对基础预测结果进行校正,以提升整体预测精度.实验结果表明,相较目前已有方法,所提融合方法具有更高的精度和决定系数,CODMn反演的平均绝对误差为0.177 mg/L,均方根误差为0.272 mg/L,平均绝对百分比误差为7.276%,决定系数R2为0.954.所提方法能够在初始水质样本空间分布稀疏情况下实现对 CODMn的大范围、多点位和高精度的监测,为内陆水体监测和污染预警提供科学依据和技术支持.
This study aims to address the challenges in monitoring the permanganate index(CODMn)under conditions of sparsely distributed samples across a wide area.Hence,an integrated analytical method combining remote sensing images and time-series data was proposed,in which the inversion technique of remote sensing data and the Gaussian hidden Markov model(GHMM)are used for data analysis.Specifically,based on the high-accuracy GHMM prediction results,the current fluctuation trends of CODMn values are captured using the inversion technique,enabling the correction of the basic prediction results,thereby enhancing the overall accuracy.The experimental results show that compared to existing methods,the proposed method delivered higher accuracy and a higher coefficient of determination(R2).The CODMn inversion results exhibited a mean relative error of 0.177 mg·L-1,a root mean square error of 0.272 mg·L-1,a mean absolute percentage error of 7.276%,and a R2 value of 0.954.Therefore,the proposed method can achieve large-scale,multi-point,and high-accuracy monitoring of CODMn under the sparse distribution of initial water quality samples,providing scientific support and technical guidance for inland water body monitoring and pollution warning.
温建华;曹里;蒋勇康;郭晶;李龙;钟述;邹阳
益阳市空间规划编制研究咨询中心,益阳 413000湖南省第二测绘院,长沙 410029||自然资源部南方丘陵区自然资源监测监管重点实验室,长沙 410000中国地质大学(武汉)国家地理信息系统工程技术研究中心,武汉 430078湖南省洞庭湖生态环境监测中心,岳阳 414000益阳市空间规划编制研究咨询中心,益阳 413000益阳市自然资源和规划局,益阳 413000益阳市空间规划编制研究咨询中心,益阳 413000
信息技术与安全科学
高斯隐马尔可夫模型遥感反演水质监测高锰酸盐指数
Gaussian hidden Markov model(GHMM)inversion of remote sensing datawater quality monitoringpermanganate index(CODMn)
《自然资源遥感》 2026 (2)
41-49,9
湖南省自然科学基金区域联合基金项目"大通湖营养状态参数多尺度高光谱遥感定量反演模型研究"(编号:2023JJ50357)和湖南省自然科学基金部门联合基金项目"天-空-地协同观察下的洞庭湖土壤高光谱遥感多尺度监测"(编号:2024JJ8353)共同资助.
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