对不同岩性的岩石构建近红外光谱含水量反演模型过程中, 其特征集是否会因岩性不同而变化, 是建模时必须面对的关键问题。 针对该问题, 首先利用深部软岩水理作用智能测试系统进行了岩石吸水室内实验, 分别采集了砾岩、 粉砂岩、 夯土不同时刻3种不同岩性的含水岩石的近红外光谱各为51条、 106条和149条; 然后, 采用一阶导数法对原始光谱进行预处理, 消除环境干扰等对光谱的影响; 接着, 采用几何特征法提取光谱特征, 进行归一化处理, 消除量纲和变化幅度不同带来的影响; 分析了初始特征变量之间以及初始特征变量与含水量之间的相关程度, 并通过抑制阈值大小, 剔除冗余特征, 得到了两个强相关谱段处的特征变量; 最后利用最大信息系数（MIC）值作为度量标准, 对比分析了不同岩性的含水岩石近红外光谱的特征选择结果, 以期评价岩性对含水岩石光谱特征的影响。 结果表明: （1）砾岩、 粉砂岩、 夯土三种含水岩石的近红外光谱在1 400和1 900 nm附近都有着明显的吸收峰, 且随着含水量的变化, 吸收强度越来越强, 与含水量大小有明显的相关性; （2）对比砾岩、 粉砂岩、 夯土近红外光谱特征变量与其含水量的最大相关系数MIC值, 表明夯土的近红外光谱与含水量之间的相关性最强; （3）不同岩性的近红外光谱各个特征值与含水量的相关程度不同, 具体表现为在1 400 nm附近峰高、 右肩宽与含水量都具有较高相关系数, 只是相关性大小会因岩性不同而不同, 1 900 nm附近的右肩宽和峰面积与含水量都具有较高相关系数, 且右肩宽的相关程度高于峰面积; （4）不同岩性的含水岩石介质近红外光谱的特征变量与含水量相关性具有相似规律: 峰高、 右肩宽、 峰面积是相关程度最高的三个特性。

岩石含水量是影响岩石物理、 化学和力学特性的一个重要指标。 在岩土工程、 隧道工程等领域, 岩石含水量的大小是诱发灾变和病害的关键原因。 与传统方法相比, 利用近红外光谱(NIRS)特征检测岩石含水量, 具有无损、 定量的明显优势, 其难点和关键是近红外光谱的特征选择。 针对该问题, 进行了室内实验, 研究不同含水量下的岩石近红外光谱的特征选择。 特征选择方法中的Filter法, 利用样本数据内在的特点, 评价特征的重要程度, 增强了特征与类的相关性, 同时削减了特征之间的相关性, 具有复杂度低、 直观、 效率高、 普适性强的优点, 符合该研究的数据特点。 因此, 选用Filter型的依赖性度量法进行特征选择。 室内实验中, 首先制备11种不同含水量的砂岩试样, 并分别采集了前后左右4个测试点处的共计44条近红外光谱曲线; 然后, 利用一阶导数法对光谱进行预处理, 基于此, 选择1 400和1 930 nm谱段进行光谱特征分析, 并分别提取2个谱段处的峰面积、 峰高、 半高宽、 左肩宽度、 右肩宽度、 左右肩宽比共计6个初始特征变量; 考虑到6个初始特征变量的量纲不同, 且变量之间的变化幅度不同, 对原始数据进行正规化变换, 消除量纲和变化幅度不同带来的影响; 接着, 根据自变量的筛选原则, 去掉自变量之间具有强线性相关的冗余变量; 然后, 利用依赖性度量法中的统计相关系数作为相关程度的度量标准, 分析了初始特征变量之间以及初始特征变量与含水量之间的相关程度, 并得到了2个强相关谱段处的最优特征变量; 最后, 在强相关谱段处分别构建了多元回归模型, 并对模型进行了检验分析。 研究结果表明: (1)波长1 400和1 930 nm附近的近红外光谱吸收峰特征与岩石含水量有明显相关性; (2)波长1 400 nm处的峰高、 右肩宽度、 左肩宽度与含水量线性相关性明显; 波长1 930 nm处的峰高、 右肩宽度与含水量线性相关性明显; (3)多元线性回归模型能够较精确表达含水量与近红外光谱之间的相关性, 利用该模型可实现基于近红外光谱特征的含水岩石含水量预测, 为利用近红外光谱实现动态监测与评估岩石含水量提供基础建模数据。