基于EMD的土壤有机质含量近红外光谱检测

以检测土壤有机质含量为例,探讨经验模态分解在土壤近红外光谱检测中的应用,提出了应用的原理和步骤.用处理后的光谱计算了土壤中的有机质含量,并与九点平滑和小波变换方法的处理结果进行了对比分析.结果表明:与传统的九点平滑处理结果相比,SNR从3 dB左右提高到10 dB左右,原始信号与消噪信号之间的标准差由2.972降到0.901;预测集的决定系数r2由0.9410提高到0.9803,预测均方根误差RMSEP由0.6702降为0.301 1.证明了经验模态分解方法在光谱处理过程中的可靠性,提高了土壤有机质含量近红外光谱的定量分析精度.     

近红外漫反射光谱检测土壤有机质和速效N的研究

利用近红外漫反射光谱检测技术对土壤有机质和速效N含量进行了相关研究。通过自行设计的NIR光谱系统测定了150个土壤样品有机质和速效N。126个土壤样品用来建立校正集模型,其余24个用来验证模型的性能。采集完整土壤样品的近红外漫反射光谱,原始光谱经移动窗口平滑处理、SNV和一阶微分预处理后,分别采用最小二乘支持向量机(LS-SVM)和偏最小二乘法(PLS),建立土壤有机质和速效N含量的定量预测数学模型。结果表明采用一阶微分结合最小二乘支持向量机(LS-SVM)所建模型的预测效果较好,土壤有机质和速效N含量定量预测数学模型的决定系数分别为0.8255和0.8015,均方根误差分别为2.84和16.80。近红外漫反射光谱作为一种检测方法,可用于评价土壤有机质和速效N含量。     

基于Vis-NIR光谱的果园土壤有机质便携式检测仪研究

以赣南脐橙果园土壤为研究对象,对采集到的56个土样风干、过筛,然后进行化学分析,同时使用傅里叶近红外和自主设计的便携式仪器光谱采集。采集到的光谱数据经过一阶微分、平滑、多元散射校正、归一化四种常用的预处理方法,分别应用偏最小二乘法(partial least square regress PLS)进行建立脐橙果园土壤有机质的模型。研究表明,两仪器需要不同的预处理,傅里叶仪器原始光谱建模效果较好,而便携式仪器则需要平滑预处理。傅里叶仪器建立模型的预测相关系数(RP)为0.893,预测均方根误差(RMSEP)为0.474;自行设计的仪器在1 000~1 700nm范围建立赣南脐橙果园土壤有机质含量模型的预测模型的相关系数(RP)为0.801,预测均方根误差(RMSEP)为0.779。研究表明自行设计的便携式仪器可快速用于赣南脐橙果园的土壤中有机质含量的检测。     

DOSC在花椒挥发油含量近红外光谱分析中的应用

应用近红外光谱分析技术,采用偏最小二乘法,对141份花椒粉末样品近红外光谱建立挥发油含量定量模型,交叉验证测定系数R2为0.936,交叉验证误差均方根RMSECV为0.421,经直接正交信号校正(DOSC)预处理后,相应的交叉验证测定系数R2提高到0.95,RMSECV减小为0.374.使用105份样品近红外光谱所建立的模型对36份样品的预测集进行预测,光谱采用DOSC预处理前后,预测测定系数R2由0.923提高到0.969,RMSEP由0.452减小到0.289,RSD由11.65%减小到7.44%,RPD由3.622增加到5.573.研究结果表明,使用DOSC预处理后的花椒挥发油含量近红外光谱定量模型的预测效果有较大的提高,且具有较好的稳定性和较强的预测能力,可用于实际的花椒挥发油检测.     

土壤组成与性质对近红外光谱检测土壤含水量的影响

以湖北地区的红壤、黄棕壤和潮土为供试土壤,研究了外源添加黏土矿物(高岭石、水云母、针铁矿、蒙脱石、蛭石)含量、有机质含量和模拟土壤颗粒大小、土壤水稳性团聚体大小对近红外光谱检测土壤含水量的影响,并分别建立了相关模式方程.结果表明,土壤的光谱特性是土壤中多因子作用的综合结果,土壤组成与性质明显地影响着近红外光谱检测土壤水分时土壤光谱反射率的变化.在土壤中添加这些黏土矿物和有机质,其光谱反射率下降;在沙土、粉沙土范围内,土壤颗粒直径由大变小,其光谱反射率增大,但至<0.002 mm黏粒时,其反射率减小;土壤水稳性团聚体由大变小,其光谱反射率增大.     

基于OSC和PLS的土壤有机质近红外光谱测定

分析了经过简单处理的土壤样本光谱特性,将正交信号校正与偏最小二乘算法回归相结合,建立了土壤光谱特性与土壤有机质含量之间的定量分析模型。结果表明,正交信号校正可以消除噪声信息对土壤有机质含量预测的影响,预测样本的预测相关系数达到0.893、标准偏差为0.051%、预测标准差为0.050%;而不采用正交信号校正建立定量分析模型的对应参数分别为0.818、0.069%和0.085%。     

基于OSC和PLS的土壤有机质近红外光谱测定

分析了经过简单处理的土壤样本光谱特性，将正交信号校正与偏最小二乘算法回归相结合，建立了土壤光谱特性与土壤有机质含量之间的定量分析模型。结果表明，正交信号校正可以消除噪声信息对土壤有机质含量预测的影响，预测样本的预测相关系数达到0.893、标准偏差为0.051％、预测标准差为0.050％；而不采用正交信号校正建立定量分析模型的对应参数分别为     

EMD在路面不平度信号趋势项中的应用

为准确计算路面不平度功率谱估计,需要提取信号中的趋势项。提出一种基于相关系数矩阵判断准则的经验模态分解去除趋势项的方法。利用经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,简称EMD)将信号分解为一系列固有模态分量及余项,通过分析余项和趋势项的差别,依据相关系数矩阵判断某一固有模态分量是否属于趋势项。仿真信号和实测路面不平度信号处理结果证明,基于相关系数矩阵判断准则的经验模态分解去除趋势项方法具有更高的精度和可靠性。     

基于近红外光谱的微量成分(毒死蜱)检测技术研究

基于近红外光谱方法对测定溶液中微量毒死蜱的应用情况进行了研究,选择了两组不同背景的液体样本,对混合溶液中的有机磷农药应用近红外光谱法进行微量检测。选取溶液光谱的有效谱段,采用二阶导数＋17点平滑和一阶导数＋21点平滑预处理方法和最小二乘定量分析方法,对样品进行定量分析。结果表明,在两种背景下,近红外光谱法对分析混合溶液中的毒死蜱含量在3～10mg／kg之间的溶液样本取得了良好的测量效果。     

近红外光谱技术在土壤成分检测中的研究进展

近红外光谱技术是一种快速的例行分析方法,在土壤科学领域内具有广阔的应用前景。评述近红外光谱分析技术在检测土壤成分(有机质、总氮、水分、矿质组分、质地、pH)中的应用现状,并指出了其在土壤领域内的发展方向。