Spectroscopy and Spectral Analysis, Volume. 42, Issue 3, 678(2022)
Spectral Characteristic Analysis and Spectral Identification of Desert Plants in Yanchi, Ningxia
Figures & Tables(12)
Fig. 1. The original reflectance spectra of desert grassland plants
Fig. 2. Obfuscation matrix of random forest model Note: the off-diagonal bubbles represent misjudgment, and the size of the bubbles represents the number of judgment. The larger the number of samples, the larger the bubble
Fig. 3. Variale importance of random forest classification model Note: The blue column in the figure is the importance of the variable. The larger the value of the variable, the stronger the importance of the variable. The yellow column is the Gini coefficient. The higher the coefficient, the better the classification cut
Table 1. Types and geographical positions of the grassland communities
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试验地 海拔/m 地理坐标 草原类型 优势种 二步坑 1 455 38.080°N, 102.765°E 温性荒漠草原 甘草 冯记沟 1 401 37.699°N, 106.878°E 温性荒漠草原 针茅 高沙窝 1 458 38.047°N, 107.065°E 温性荒漠草原 蒙古冰草 麻黄山 1 848 37.270°N, 107.023°E 温性荒漠草原 猪毛蒿
Table 2. Instrument parameters and requirements
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仪器名称 光谱范围/nm 采集时间 天气要求 光谱采集时间/ms 测定要求 FieldSpec® 4 Hi-ResASD 300~2 500 10:00—14:00 干燥、 无风、 晴朗无云或少云 100 测量后及时进行白板校正
Table 3. Plant directory
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序号 植物种 科 拉丁名 序号 植物种 科 拉丁名 1 二色补血草 白花丹科 Limonium bicolor Kuntze 17 猪毛蒿 菊科 Artemisia scoparia Waldst. 2 沙葱 百合科 Allium mongolicum Regel 18 丝叶小苦荬 菊科 Ixeridium graminifolium Tzvel. 3 百里香 唇形科 Thymus mongolicus Ronn. 19 黑沙蒿 菊科 Artemisia ordosica Krasch. 4 乳浆大戟 大戟科 Euphorbia esula Linn. 20 风毛菊 菊科 Saussurea japonica DC. 5 地构叶 大戟科 Speranskia uberculate Baill. 21 白莲蒿 菊科 Artemisia sacrorum Ledeb. 6 沙打旺 豆科 Astragalus adsurgens Pall. 22 阿尔泰狗娃花 菊科 Heteropappus altaicus Novopokr. 7 甘草 豆科 Glycyrrhiza uralensis Fisch. 23 虫实 藜科 Corispermum mongolicum Iljin 8 达乌里胡枝子 豆科 Lespedeza davurica Schindl. 24 北方獐牙菜 龙胆科 Swertia diluta Benth. 9 草木樨状黄芪 豆科 Astragalus melilotoides Pall. 25 老瓜头 萝藦科 Cynanchum komarovii Al. 10 隐子草 禾本科 Cleistogenes squarrosa Keng 26 地锦 葡萄科 Parthenocissus tricuspidata Planch. 11 无芒稗 禾本科 Echinochloa crusgalli var. mitis 27 二裂委陵菜 蔷薇科 Potentilla bifurca Linn. 12 蒙古冰草 禾本科 Agropyron mongolicum Keng 28 鹅绒委陵菜 蔷薇科 Potentilla anserina L. 13 虎尾草 禾本科 Chloris virgata Sw. 29 泡泡草 茄科 Physalis alkekengi L. 14 狗尾草 禾本科 Setaria viridis Beauv. 30 沙茴香 伞形科 Ferula bungeana Kitagawa 15 大针茅 禾本科 Stipa grandis P. Smirn. 31 牵牛花 旋花科 Pharbitis nil Ching 16 蒺藜 蒺藜科 Tribulus terrester Linn. 32 北芸香 芸香科 Evodia lepta Merr.
Table 4. Spectral Index
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植被指数 名称 计算公式 NDVI705[8] 归一化植被指数705 (R750-R705)/(R750+R705) GNDVI[ 8 ]绿通道植被指数 (R800-R550)/(R800+R550) PRI[ 8 ]光化学植被指数 (R531-R570)/(R531+R570) OSAVI[ 8 ]土壤调节植被指数 1.16((R800-R670)/(R800+R670+0.16)) VARI[ 9 ]可视化气压阻抗指数 (R555-R680)/(R555+R680-R480) PSRI[ 9 ]植被衰减指数 (R680-R500)/R750 NDWI[ 9 ]归一化水指数 (R857-R1 241)/(R857+R1 241)
Table 5. Gamma and cost
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gamma cost error dispersion 1×10-6 10
1000.877 8
0.877 80.052 4
0.052 41×10-5 10
1000.877 8
0.820 30.0524
0.06791×10-4 10
1000.677 5
0.184 00.066 5
0.072 11×10-3 10
1000.877 8
0.877 80.052 4
0.052 41×10-2 10
1000.820 3
0.701 00.071 1
0.067 91×10-1 10
1000.287 9
0.046 40.086 1
0.039 7
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Tong JI, Bo WANG, Jun-ying YANG, Qiang LI, Guo-xing HE, Dong-rong PAN, Xiao-ni LIU. Spectral Characteristic Analysis and Spectral Identification of Desert Plants in Yanchi, Ningxia[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2022, 42(3): 678
Paper Information
Category: Research Articles
Received: Feb. 1, 2021
Accepted: May. 31, 2021
Published Online: Apr. 19, 2022
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