不同分数阶微分形式在盐渍土电导率高光谱反演中的适用性研究

作     者：周凤玺 滕祥帅 郝君明 王立业 ZHOU Feng-xi;TENG Xiang-shuai;HAO Jun-ming;WANG Li-ye

作者机构：兰州理工大学土木工程学院甘肃兰州730050 兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心甘肃兰州730050 兰州理工大学甘肃省应急测绘工程研究中心甘肃兰州730050 

基　　金：国家自然科学基金项目(12362032,11962016) 甘肃省重点研发计划项目(23YFFA0063)资助 

出 版 物：《光谱学与光谱分析》 (Spectroscopy and Spectral Analysis)

年 卷 期：2025年第45卷第1期

页      码：272-281页

摘      要：近年来,部分学者将分数阶微分理论应用到盐渍土电导率高光谱反演中,取得了较为显著的效果。然而,已有研究多采用Grünwald-Letnikov分数阶微分定义形式,对于Riemann-Liouville、Caputo分数阶微分定义形式的应用研究较少,Riemann-Liouville、Caputo分数阶微分定义形式在盐渍土电导率高光谱反演中的适用性尚不明确。基于实测土壤电导率和高光谱数据,考虑常见的Grünwald-Letnikov、Riemann-Liouville和Caputo三类分数阶微分定义形式,通过软件编程实现Grünwald-Letnikov、Riemann-Liouville、Caputo分数阶微分处理函数,比较分析了不同分数阶微分定义形式下,土样高光谱数据在同阶微分处理后的差异性以及随阶数增加后的变化特征。结果表明:土样光谱反射率曲线在不同分数阶微分定义形式下,同阶微分处理后表现出较大差异;在0.1~1阶范围内,随微分阶数的增加,Grünwald-Letnikov、Riemann-Liouville、Caputo分数阶微分处理后高度变异波段数量均呈现出增加趋势;当微分阶数趋于1时,光谱反射率微分值逐渐降低且向0值逼近,波动范围逐渐减小,而光谱数据的变异性却随着波动范围的减小而增强;Grünwald-Letnikov分数阶微分处理在0.6、0.7阶相关系数提升9.5%、6.7%,Riemann-Liouville和Caputo分数阶微分处理后,相关系数分别在0.8~0.9阶、0.7~0.9阶提升1%左右。该研究为高光谱数据预处理提供了一种新的研究思路,为更好的将分数阶微分理论应用到土壤盐渍化遥感反演中提供参考。

主 题 词：盐渍土 电导率 光谱反射率 分数阶微分 

学科分类：083002[083002] 0830[工学-生物工程类] 08[工学] 09[农学] 0804[工学-材料学] 0903[农学-动物生产类] 0816[工学-纺织类] 081602[081602] 081102[081102] 0811[工学-水利类] 

核心收录：

D　O　I：10.3964/j.issn.1000-0593(2025)01-0272-10

馆 藏 号：203156542...