基于便携式地物光谱仪的常见宝玉石材质反射率光谱特征分析

以傅里叶红外光谱与拉曼光谱为代表的宝玉石光谱分析法,虽然广泛应用,但仪器便携性有一定局限,难以对大体积或依附于金属类、纺织品类文物上的宝玉石进行原位无损检测。高光谱技术来源于卫星遥感,在地面实验中可以分为不成像的便携式地物光谱仪和图谱合一的高光谱成像仪。本研究采用便携式地物光谱仪对十余种宝石,包含透闪石、堇青石等无机盐类宝石,红宝石、蓝宝石等氧化物宝石,琥珀、蜜蜡等有机宝石进行观测,并对三类宝玉石的光谱特征进行了分析总结,得到以下结论:大部分无机盐类宝玉石均存在吸附水、羟基或者是羟基与阳离子的结合水光谱特征,且在2 000~2 400 nm有各自的特征基团的特征吸收峰;氧化物宝石在400~1 100 nm含有大量阳离子特征;有机宝石吸收特征峰以有机键氨基的倍频、组合频特征为主,是与前两类无机宝石区分的主要依据。研究表明高光谱分析能够准确鉴别出不同种类的宝玉石材质,在宝玉石类文物的快速无损鉴别、品质、产地分析等方面有较大潜力。

基于ASD和GaiaSky-mini的农田土壤重金属污染监测

农田土壤重金属污染已经成为现代社会不容小视的环境问题,传统化学检测方法相对落后,进行动态、迅速、大范围的土壤重金属监测迫在眉睫。分别利用便携式地物光谱仪(ASD)和机载高光谱成像系统(Gaia Sky-mini)获取的光谱数据进行土壤重金属污染监测。结果表明,在As、Cd、Cr、Pb 4种重金属元素的偏最小二乘法(PLSR)预测模型中,基于Gaia Sky-mini光谱可以区别As的高低值,同时,还具备粗略估算样本Cd含量的能力,相对分析误差(RPD)值分别为1.13和1.50;ASD光谱数据可以粗略估算As的含量,定量估算Cd的含量,As和Cd元素RPD值最高分别为1.45和1.95。对比两种数据源回归结果,低空无人机获取的高光谱数据可以监测土壤重金属,光谱波段更宽、光谱分辨率更高的ASD数据对土壤重金属监测精度更高。低空无人机高光谱数据的应用对进一步研究快速、大尺度监测土壤重金属含量提供了更多的手段,具有重要意义。