Retrieving heavy metal concentrations in urban soil using satellite hyperspectral imagery

高光谱成像 环境科学 相关系数 污染 遥感 土壤科学 数学 统计 地理 生态学 生物
作者
Nannan Yang,Liangzhi Li,Ling Han,Kyle Gao,Songjie Qu,Jonathan Li
出处
期刊:International journal of applied earth observation and geoinformation 卷期号:132: 104079-104079 被引量:7
标识
DOI:10.1016/j.jag.2024.104079
摘要

Efficient prediction and precise depiction of heavy metal concentrations in urban soil are essential for mitigating non-point source pollution and safeguarding public health. Therefore, this research investigated the estimation of soil heavy metal concentrations derived from Gaofen-5 (GF-5) hyperspectral images calibrated by the direct standardization (DS) algorithm. The inversion strategy for soil heavy metal concentrations in response to the two-dimensional soil spectral index (2D-SSI) was proposed by coupling Pearson correlation coefficient (r) and competitive adaptive reweighting algorithm (CARS) for feature selection. The results indicated that the optimal models based on 2D-SSI outperform the models based on calibrated, filtered original spectral bands. For Pb, Cu, Cd, and Hg, the optimal model determination coefficients for the validation data set (RV2) were 0.871 (SVM), 0.883 (BPNN), 0.834 (PLSR), and 0.907 (PLSR), respectively. The spectral features were highlighted in the two-dimensional feature space, and the predicted distribution of heavy metal concentrations was aligned with the observed ground measurements. This study revealed that the prediction strategy based on DS-corrected GF-5 AHSI images with constructed 2D-SSI features can serve as a reliable technical approach for soil heavy metal prediction and pollution prevention.
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