X선 형광 분광과 다중 특성 연결 전략 기반 토양 중금속 함량 예측

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摘要

토양 중 중금속 빠른 검출 요구에 대응하여 모델 앙상블 분석 방법 기반의 특성 파장 변수 선택을 수행하였으며, X선 형광 분광 기술을 이용해 농경지 토양 내 중금속 함량을 검출하는 방법을 제안하였다. 91개의 조제 토양 샘플에서 X선 형광 분광값을 수집하여 토양 중금속 검출 모델을 구축하였다. 다중 특성 연결 방법을 통해 특성 파장 변수를 추출하였으며, 먼저 구간 조합 최적화 알고리즘(ICO)을 이용해 파장을 거칠게 선택한 후, 경쟁 적응성 재가중 샘플링법(CARS)을 통해 구간 파장 내 무관 변수를 제거하고, 마지막으로 연속 투영 알고리즘(SPA)을 통해 파장을 축소하였다. X선 형광 분광에 대해 다중 특성 연결 ICO-CARS-SPA 알고리즘을 적용하여 5개 그룹(26, 25, 29, 39, 33)의 특성 파장 점을 얻었으며, 이를 바탕으로 Cu, Zn, As, Pb, Cr 5종 토양 중금속 함량에 대한 부분 최소제곱법(PLS) 검출 모델을 구축하고, 기존 전통적 특징 파장 선택 방법과 비교하였다. 결과는 ICO-CARS-SPA 알고리즘으로 선택된 변수를 부분 최소제곱법(PLS)과 결합한 모델링 효과가 가장 우수함을 보여주었으며, Cu, Zn, As, Pb, Cr의 검증 세트 결정 계수는 각각 0.9933, 0.9926, 0.9956, 0.9932, 0.9886이고, 평균제곱근오차는 각각 6.9385, 23.6984, 3.6326, 8.5106, 14.7645이며, 검증 세트 평균 상대 편차는 각각 0.2551, 0.0650, 0.1025, 0.2414, 0.1047이다. X선 형광 분광과 다중 특성 연결 전략을 기반으로 한 ICO-CARS-SPA 알고리즘은 더 많은 무효 파장을 제거하여 유효 정보 기여도를 향상시키고, 검출 모델 복잡도를 단순화하여 토양 중금속 함량 예측 모델에 적합한 특성 파장대 추출 방법 선택에 이론적 기반을 제공한다.

关键词

X선 형광 분광(XRF); 토양 중금속; 파장 최적 선택; 모델 앙상블 분석

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