作者：马瑞峻; 张亚丽; 陈瑜; 张亚莉; 邱志; 萧...高光谱毒死蜱偏最小二乘法相关性分析法定量模型特征波长特征波段
摘要：为了探究反射光谱检测水体中毒死蜱农药的可行性,使用由ASD公司的FieldSpecPro地物波谱仪构成的高光谱采集系统在室内、室外环境获取两种不同浓度区间的毒死蜱样品的光谱数据。基于偏最小二乘(PLS)和主成分分析(PCA)算法分别对毒死蜱样品光谱数据建立全波段定量模型,结果两种模型的预测能力均较高。通过相关性分析(CA)计算相关系数来选择毒死蜱样品光谱的特征波长,其中浓度区间为5~75mg·L^-1的室内、室外实验光谱的特征波长为388,1080,1276nm和356,1322,1693nm,浓度区间为0.1~100mg·L^-1的室内外实验样品光谱的特征波长为367,1070,1276,1708nm和383,1081,1250,1663nm。结合PLS算法建立样品特征波长光谱数据的定量模型,结果与全波段模型相比,浓度区间为5~75mg·L^-1的室内外实验光谱PLS特征波长模型的校正集决定系数RC^2分别提高至0.9875和0.9992,预测集决定系数R2P分别提高至0.9894和0.9944,校正集均方根误差RMSEC分别降低为2.841和0.714,预测集均方根误差RMSEP分别降低为1.715和1.244;浓度区间为0.1~100mg·L^-1的室内外实验光谱特征波长PLS模型的校正集决定系数RC^2分别提高至0.9983和0.9988,预测集决定系数RP^2分别提高至0.9984和0.9990,校正集均方根误差RMSEC分别降低为1.383和1.186,预测集均方根误差RMSEP分别降低为1.510和1.229,验证集标准差与预测均方根误差的比值(RPD)有所增加,尤其是针对浓度区间为0.1~100mg·L^-1的实验,RPD值显著增加至21.7,说明基于特征波长建立的毒死蜱样品定量模型具有较高精度的预测能力,但是通过不同浓度区间范围的对比实验发现,ASD地物光谱仪对低浓度的毒死蜱溶液预测的相对误差偏大,存在客观上的检测下限。为了保证不同试验条件下的毒死蜱农药的特征波长都得到分析,增强模型使用的普适性与鲁棒性,根据特征波长选择出4个波段,即351~393,1065~1086,1245~1281和1658~171
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