快速準(zhǔn)確獲取大范圍農(nóng)田土壤重金屬濃度信息，對防控土壤污染和保障農(nóng)產(chǎn)品安全具有重要意義。多光譜衛(wèi)星遙感憑借高時(shí)空分辨率、廣覆蓋和成本低等優(yōu)勢，成為大范圍農(nóng)田土壤重金屬監(jiān)測的主要手段。然而，受土壤環(huán)境復(fù)雜性和光譜響應(yīng)不敏感等限制，農(nóng)田土壤重金屬遙感監(jiān)測精度有待提升。 

　　科研團(tuán)隊(duì)利用哨兵2號衛(wèi)星影像，提出了一種根據(jù)光譜分層驅(qū)動(dòng)的智能建?？蚣堋Ｔ摽蚣芡ㄟ^根據(jù)土壤有機(jī)質(zhì)和酸堿度對原始光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行分層處理，增強(qiáng)了土壤重金屬對光譜信號的響應(yīng)能力，并以分層后的光譜數(shù)據(jù)作為模型輸入對土壤重金屬進(jìn)行預(yù)測。在此基礎(chǔ)上，科研團(tuán)隊(duì)通過自動(dòng)化調(diào)參、模型集成等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行模型訓(xùn)練，評估了多種分層策略相較于非分層（全局）模型在提升土壤重金屬預(yù)測性能方面的有效性。結(jié)果表明，根據(jù)土壤有機(jī)質(zhì)分層的立體模型取得了更高的預(yù)測精度，優(yōu)于全局卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。同時(shí)，該框架利用沙普利加性解釋方法，定量評估了光譜變量對模型預(yù)測性能的貢獻(xiàn)。該研究可為揭示農(nóng)田土壤重金屬與光譜數(shù)據(jù)之間的作用機(jī)制提供重要參考，為大范圍農(nóng)田土壤重金屬污染高精度監(jiān)測與早期預(yù)警提供了新視角。 

　　該研究得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。

 

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1109/TGRS.2025.3532678