[发明专利]一种基于光谱技术的近海沉积物粒径大小分类方法

说明书

本发明为一种基于光谱技术的近海沉积物粒径大小分类方法，步骤如下：S1.获取不同粒径的近海沉积物样品，采集光谱；S2.将近海沉积物全光谱划分成m个波段，每个波段分别建立近海沉积物粒径模型；S3.从m个近海沉积物粒径模型中选取n个最优模型，采用融合算法进行融合处理，得到最优近海沉积物不同粒径的最优分类结果；S4.将获取的最优模型所用到的n个最优模型及融合算法作为近海沉积物粒径大小分类的模型和方法，用于预测未知近海沉积物的粒径大小。本发明打破原有粒径分析方法，减少了海洋沉积物粒径传统方法测量的时间，快速、无损的实现近海沉积物粒径分类的预测，为寻找沉积物特征波段提供理论基础，为粒径的划分提供了解决方法。

技术领域

本发明属于近海沉积物粒径大小分类领域，具体涉及一种基于光谱技术的近海沉积物粒径大小分类方法。

背景技术

海洋沉积物是水圈、生物圈和岩石圈相互作用的介质和载体，记录了海陆变迁、沉积环境变化等过程的详细信息。沉积物的粒径与沉积物来源、沉积环境有着紧密的关系，是研究沉积物特征和沉积环境常用的方法。因此对近海沉积物不同粒径的分析对研究沉积物有着重要意义。传统粒径的测量技术一般包括直接测量、筛析法、双目显微镜、沉降法和电子显微镜法。其中最常用的为筛析法和沉降法。筛析法是将样品通过不同孔径筛子从粗到细筛分,沉降法的基本原理就是利用颗粒沉降速度来划分粒级分布。随着分析技术的发展，研制出了激光粒度仪，在国内外得到了不断发展和广泛应用虽然此法有了一定的优势，但是与传统的沉降法和筛析法相比往往存在一定的差异。

光谱分析技术是一种快速、简便、无损、绿色的分析技术，具有分析速度快、样品不需要预处理、操作简单等特点，已广泛应用于多个领域。可见-近红外吸收/反射光谱富含大量的物质信息，主要反映样品的O-H、N-H、C-H等有机官能团的种类和数量。不同粒径沉积物含有的信息有所不同，利用可见-近红外光谱特性对沉积物粒径进行分类具有可行性。基于光谱技术的近海沉积物粒径大小也具有快速划分、无损处理、操作简单等优点，因此基于光谱技术的近海沉积物粒径大小分类方法非常有必要。

发明内容

本发明为解决基于光谱技术的近海沉积物粒径大小分类的问题，采用以下述技术方案予以实现：

一种基于光谱技术的近海沉积物粒径大小分类方法，步骤如下：

S1.采集不同粒径的近海沉积物样品，获取其光谱，称为全光谱；

S2.将近海沉积物全光谱划分成m个波段，每个波段分别建立近海沉积物粒径模型，共m个近海沉积物粒径模型；

S3.从m个近海沉积物粒径模型中选取n个最优模型，其中3≤n＜m，将n个最优模型的分类结果采用融合算法进行融合处理，得到最优近海沉积物不同粒径的最优分类结果；

S4.将获取的最优模型所用到的n个最优模型及融合算法作为近海沉积物粒径大小分类的模型和方法，用于预测未知近海沉积物的粒径大小。

进一步的，步骤S1、S2中，采用紫外-可见-近红外光谱、或紫外-可见光谱、或可见-近红外光谱、或近红外光谱数据中的任意一种。

进一步的，步骤S2中，全光谱划分m个波段的方法可采用顺序截取波段，如全波段为200-1100nm，m＝5，选取的m个波段分别为200-400nm，401-600nm，501-700nm，701-900nm，901-1100nm；也可采用波长提取算法按照波长相关性顺序选取m个波段，也可根据专家经验划分m个波段，其中每个波段可为不连续性波段，也可为连续波段；波长提取算法如遗传算法、连续投影算法等算法；

进一步的，步骤S2中，建立近海沉积物粒径模型采用深度学习、支持向量机、AdaBoost分类算法，可采用其中一种分类算法或多种分类算法进行建立模型。