光谱配置对最优波段组合算法预测土壤有机质和电导率的影响

可见光和近红外(Vis-NIR)光谱仪是一种实用的工具,可用于替代土壤物理和化学分析以评估土壤性质。最佳波段组合算法是一种通过考虑波段之间的相互作用信息来提取光谱变量的有效方法,但是对于实验室Vis-NIR光谱数据,该方法易受“维数灾难”的影响。提出一种适当地降低光谱配置(减少光谱带的数量和粗化光谱分辨率),以提高计算效率且不会显著影响预测精度的方法。首先,构建了6个光谱配置,即光谱波段的数量从2001个减小到19个,光谱分辨率从3 nm增加至100 nm,并且光谱采样间隔等于光谱分辨率(均匀间隔采样)。然后,通过偏最小二乘回归结合最佳波段组合算法预测不同光谱配置下土壤有机质(SOM)和电导率(EC)的最佳光谱参数。结果表明:直到光谱分辨率为60 nm时(每个光谱32个波长),最佳波段组合算法与全波段光谱数据相比,可以提高预测精度。最佳波段组合算法在1~20 nm光谱分辨率下,预测精度没有显著差异(约为2%);SOM[(决定系数R^(2)_(v)等于0.77,均方根误差(RMSE_(P))等于0.325%,性能四分位数范围的比率(RPIQ_(v))等于3]和EC(R^(2)_(v)等于0.70,RMSE_(P)等于6.88 dS·m^(-1),RPIQ_(v)等于2.21)分别在20 nm和10 nm的光谱分辨率下获得了最佳预测性能。