矿物与岩石的可见—近红外光谱特性综述

矿物和岩石的系统光谱学研究是当今高光谱遥感发展的基础。在简要介绍了吸收光谱产生的电子过程和振动过程机理后,系统归纳了主要矿物类型和岩石类型的可见—近红外光谱特征。认为矿物的吸收光谱主要由二价、三价铁离子和过渡族元素的电子跃迁以及晶体场效应等电子过程产生;此外,还可以由水分子、Al-OH、Mg-OH、碳酸根的振动过程及卤化物的色心和硫化物的导带产生;岩石的吸收光谱都是杂质、包体、蚀变及替代成分产生的,主要为铁、水和羟基、碳酸根、硼酸根的光谱。最后指出,不同物理、化学环境下的矿物光谱特征变异研究在将来的高光谱遥感地质勘察中将变的更为重要。

颗粒度对高品位赤铁矿可见光——近红外光谱的影响研究

岩矿的反射光谱是进行岩矿分类与定量分析的重要依据,而颗粒度是影响光谱反射率的关键因素之一,探究不同颗粒度对岩矿反射光谱的影响至关重要。为了揭示颗粒度对赤铁矿反射光谱的影响规律,以巴西高品位赤铁矿为研究对象,利用SVC HR-1024光谱仪对不同颗粒度的样品进行可见光—近红外光谱测试,分析了赤铁矿样品的光谱反射率随着颗粒度的变化规律。研究表明:0.07~3.00 mm颗粒度范围内赤铁矿样品的光谱反射率随着颗粒度变化较小,且无明显规律;颗粒度为0.04~0.07 mm时,颗粒度对于光谱的影响主要体现在1 000~2 500 nm范围的近红外波段,颗粒度与反射率呈负相关关系;当颗粒度<0.04 mm时,样品光谱反射率发生突然性升高,在红光波段(620~760 nm)的反射峰突显,使得样品呈现明显的砖红色,同时在850~1 200 nm波段。光谱曲线出现陡边,反射率增加加快。试验结果很好地解释了赤铁矿在块状呈现钢灰色而在粉末状呈现红色的原因,同时也为提高铁矿遥感分类和定量反演精度提供了参考。

基于鲜土反射光谱的农田土壤重金属含量估算

传统土壤重金属含量信息获取方式成本高、效率低,反射光谱分析技术的发展为土壤重金属研究提供了新的手段。针对以往研究多采用风干研磨后的土壤反射光谱导致的效率低下等问题,以云南省杞麓湖流域的216份农田鲜土样本作为研究对象,在实验室测试分析鲜土样本的可见—近红外反射光谱及重金属铬(Cr)等元素含量的基础上,结合不同光谱预处理方法和偏最小二乘回归(PLSR)构建农田土壤铬(Cr)含量的估算模型,并进一步采用偏相关分析探究模型构建机理。结果表明:基于均值中心化反射光谱的PLSR模型可以对Cr含量进行估算(RPD>1.4)。Cr与Fe的相关关系显著(p<0.05),并且光谱第一主成分(PC1)与Cr的偏相关系数在控制土壤有机质(SOM)前后未有变化,在控制Fe之后则由显著(p<0.05)变为不显著。因此,Cr元素可以被反射光谱估算的机理在于其与Fe元素的相关性。研究表明利用鲜土反射光谱在流域尺度上估算农田土壤重金属Cr元素具有较好的可行性。

发动机润滑油水分快速检测方法研究

提出了一种基于可见—近红外光谱分析技术快速鉴别发动机润滑油含水量的新方法。采用美国ASD公司的便携式光谱仪对5种不同含水量的润滑油进行了光谱分析,各取30个样本数据。采用偏最小二乘回归法对样本数据进行处理,随机抽取100个样本用于建模,余下的50个样本用于模型验证。试验结果表明,模型的相关系数达到了0.874206,预测均方根误差RMSEP为0.013565,说明提出的方法具有较好的鉴别作用,为发动机润滑油含水量的快速鉴定提供了一种新方法。