巖性不同的含水巖石近紅外光譜特征對比分析

張 芳, 戶佐樂, 王東升，劉雨濛, 謝運鑫, 卓慧慧, 何滿潮

1. 中國礦業大學(北京)深部巖土力學與地下工程國家重點實驗室，北京 100083 2. 中國礦業大學(北京)力學與建筑工程學院，北京 100083

引 言

近紅外光譜分析(near infrared spectroscopy technique, NIRS)是近幾十年來發展最快，最引人注目的光譜分析技術之一，被廣泛應用于食品、化工、農業等領域[1]。在巖土工程領域應用近紅外光譜分析檢測、監測含水巖石水分狀態，是近些年發展起來的新思路，其原理是根據巖土介質O—H基團的吸收強度，建立含水量與近紅外光譜特征之間的定量關系，實現預測巖土介質中含水量的目的。與傳統分析方法相比，該方法具有無損、實時、定量的優勢。

對于含水量與光譜特征之間建模研究，諸多學者進行了大量的研究工作，尤其在土壤方面研究成果頗多：金慧凝等[2]通過提取反射光譜特征指標，定量分析土壤含水量與反射光譜特征之間關系，建立了土壤水分含量光譜預測模型。包青嶺等[3]利用包絡線消除法提取反射光譜水分吸收特征，并與土壤含水量進行相關性分析，通過隨機森林方法對光譜水分吸收特征參數進行分類，獲取各參數對土壤含水量的重要性，運用多元逐步回歸方法，建立土壤水分含量反演模型。婁徑等[4]通過對光譜數據進行倒數、對數、均方根及一階導數微分等光譜變換，分析光譜特征，并與土壤含水量進行相關分析，利用多元線性回歸分析建立土壤含水量監測模型。

可見，光譜特征選擇是構建準確、穩健的定量模型的關鍵。……