利用HISUI高光谱图像对非洲垃圾填埋场中城市固体废物的基于分段的光谱特征进行分析 作者：Leeme Arther Baruti, Yasuhiro Sugisaki, Hirofumi Nakayama, Takayuki Shimaoka

《Remote Sensing》：Segment-Based Spectral Characterisation of Municipal Solid Waste in African Landfills Using HISUI Hyperspectral Imagery Leeme Arther Baruti, Yasuhiro Sugisaki, Hirofumi Nakayama and Takayuki Shimaoka

　　

摘要

城市固体废物管理仍然是整个非洲面临的主要环境挑战之一，由于城市化进程迅速，正规的废物处理基础设施难以跟上需求，且通常缺乏定期的垃圾填埋场监测。本研究并非提出某种分类算法，而是探讨是否可以通过太空高光谱图像获取垃圾填埋场表面的稳健光谱特征，以实现自动化检测。研究使用了Hyperspectral Imager Suite (HISUI) 数据（400–2500 nm，20 m 分辨率）对非洲七个国家中的八个垃圾填埋场进行了分析。在屏蔽掉信噪比较低的区域后，研究采用了基于像素分割的方法，结合了亮度分析、基于光谱对比角（SCA）的L2标准化光谱形状比较以及来自六种土地覆盖类型的109,275个像素的导数光谱分析。基于亮度的区分方法显示出较大的场所间差异性，限制了其普遍适用性。相比之下，基于形状的指标在短波红外（SWIR）波段（尤其是1538–1750 nm和2075–2474 nm区间）下能够明显区分垃圾填埋场表面与土壤或城市区域。导数分析进一步揭示了在大约1700 nm和2200–2300 nm波长处存在稳定的光谱特征，这些特征与暴露在外的城市固体废物相关。结果表明，垃圾填埋场表面具有在不同非洲环境下都一致存在的固有SWIR光谱特性。本研究建立了首个多站点的非洲垃圾填埋场表面高光谱数据库，为开发通用的垃圾填埋场检测框架提供了物理基础。