作者单位
摘要
1 中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室, 北京 100083
3 东北大学资源与土木工程学院, 辽宁 沈阳 110004
传统的相关分析方法无法准确刻画含水岩石的近红外光谱与其含水量之间的非线性关系。 针对这个问题, 首先进行了莫高窟崖壁砾岩水分运移的室内试验, 分别采集了砾岩样品3个不同位置从初始干燥状态到饱和状态的全过程, 共计51条近红外光谱信息; 然后采用多点平滑与基线校正相结合(NPS+B-corr)的方法对原始近红外光谱进行预处理, 根据强吸收谱段1 450和1 950 nm处的光谱曲线特征提取峰高, 半高宽, 峰面积, 左肩宽度, 右肩宽度, 左右肩比共6个初始特征变量建立初始特征集, 同时对所提取的光谱特征变量进行归一化处理, 根据处理之后的结果绘制各光谱特征参数与含水量变化的曲线, 确定含水量级别; 接着, 进行初始特征集各光谱特征变量间相关性筛选, 以便去掉冗余特征, 将初始特征集简化为, 即由峰高(Height), 左肩宽度(LHW), 右肩宽度(RHW)三个特征变量构成特征集; 最后利用互信息作为相关程度的度量标准, 分别采用BIF(best individual feature)法和MIC(maximal information coefficient)法, 研究了光谱特征变量与含水量级别之间依赖关系的强弱程度, 结果表明: (1)砾岩的近红外光谱在波长1 450和1 930 nm附近有明显的吸收峰, 且吸收峰随着含水量的变化表现出较强的关联变化, 说明岩石近红外光谱反射率与岩石含水量有着明显的相关性; (2)初选光谱特征变量与岩石含水量的动态规律曲线呈S形, 含水量可划分为干燥、 吸水、 饱和状态三个级别; (3)两种信息法选取的近红外光谱特征不完全一致, 基于BIF法, 波长1 450 nm处特征变量与岩石含水量级别之间的相关性从高到低排序为右肩宽度, 峰高, 左肩宽度; 1 900 nm处为峰高, 右肩宽度, 左肩宽度。 基于MIC法, 1 450和1 900 nm处的特征变量与岩石含水量级别之间的相关性从高到低排序均为左肩宽度, 峰高, 右肩宽度。 (4)利用决策树评估MIC和BIF法的有效性, MIC法比BIF法对含水量级别的识别精度更高。
含水岩石 近红外光谱 互信息 水分运移 Water-bearing rock Near-infrared spectroscopy Mutual information Water migration 
光谱学与光谱分析
2021, 41(7): 2028
张芳 1,2户佐乐 1,2侯欣莉 3张秀莲 1,2[ ... ]何满潮 1,2
作者单位
摘要
1 中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室, 北京 100083
2 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院, 北京 100083
3 天津泰达绿化集团有限公司, 天津 300457
4 中国矿业大学(北京)理学院, 北京 100083
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。
含水岩石 近红外光谱 特征选择 相关性 含水量预测 Water-bearing rock Near infrared spectroscopy Feature selection Correlation Water centent prediction 
光谱学与光谱分析
2019, 39(11): 3395
作者单位
摘要
西北师范大学物理与电子工程学院,兰州,730070
采用驱动嵌入参数间断渐变的控制方法,在混沌系统调控中有效地实施动力学特征有序变化的时空行为的追踪控制研究.数值研究结果表明:在驱动信号的作用下,信号强度的调谐诱发混沌系统运动行为的序列演变特征.获得受控时空混沌的各类数值模拟结果.
时空混沌 控制 嵌入参数法 space-time control method of driving the implanted parameter 
量子电子学报
2003, 20(1): 55

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