信息融合及集成学习在水质光谱分析中的应用研究

发布时间：2020-12-12 08:11

　　现有水质有机物综合指标分析方法可根据原理分为化学法、光学法两类。与化学分析方法相比，基于光学原理的水质有机物污染综合指标分析方法具有分析速度快、无化学试剂污染、操作维护简单、运行费用低等显著优点，适用于自动在线环境监测系统，代表了未来绿色监测的发展方向。但现阶段该方法存在着分析精度较低的劣势，成为此类方法发展的瓶颈，阻碍了其在大规模环境监测系统中的广泛应用。本文以水质有机物综合指标的光谱分析这一问题为研究对象，采用基于信息融合和集成学习的研究方法，主要研究旨在提高水质光谱分析的精度，其内容包括以下几个方面：1．针对采集的地表水样本，从分析对象和分析方法两个角度分别详细分析了水样中各组分的光学性质，以及现阶段的两种水质光谱分析方法——紫外吸收光谱法和三维荧光光谱法在用于水质有机物综合指标分析时各自的优势和劣势。2．针对水样中含有的高强度干扰信息缺乏有效处理方法的难点，提出了一种特征提取方法：IICA-R方法，将分析建模的目标变量即水质有机物综合指标的化学分析值作为先验知识引入到传统ICA方法中，通过双重独立成分分析来选择对建模有效的多个特征，有效去除干扰信息。3．针对单一的紫外吸收光谱或... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：97 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

一个地表水水样的原始三维荧光光谱

流受污染情况不同而变化较大。水样中存在的对光谱分析干扰最为显著的因素就是悬浮物。包括胶体和超胶体。图2一4给出水中溶解性物质、胶体、超胶体、可沉降物质的粒径分布范围[[68]]。虽然水样在采集后都先经30分钟自然沉降，然后再取上层非沉降部分作为测试水样，但只能去除可沉降组分(粒径 >l00pm)，不能去除胶体和超胶体组分。而以胶体和超胶体形式存在的无机悬浮物会对紫外吸收光谱和荧光光谱的测量产生干扰。其原理分析如下。

略一一-一一山一-一--.争介.扮的扮户“而朋图2一4水中各组分的粒径分布范围168]Soh功 leeomPou，耐卜O一竺!，·{UO】愁SCenCe/、Co如 idorP耐icleRefl.etlonR。血e诊沁nDII加.dloll段，】kIa肠o甲t协n噜嗜嘟叠 Dlfftl』《，n《女.tted雌》图2一5水中溶解物与悬浮物的对光的吸收、散射及发射荧光的示意图[691图2一5给出水中组分对光的吸收、散射及发射荧光的情况示意图[69]。当入射光照射入水样时，水中的溶解物质产生吸收和荧光效应，在没有干扰的情况下，前者使正对入射光的角度检测的出射光强度减弱，减弱的部分经计算可得到吸光度;后者使从与入射光垂直的角度可检测到荧光强度。悬浮物对紫外光谱的影响，是由于悬浮颗粒对入射光发生散射(包括折射、反射、衍射、吸收)现象


本文编号：2912164