[發明專利]一種用近紅外光譜技術預測火炬松松脂產量的方法

有效

• 申請號: 201410401597.0
• 申請日: 2014-08-15
• 公開（公告）號: CN104142311A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發明（設計）人: 黃少偉;劉天頤;劉純鑫;王向南;祝文娟
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: G01N21/3563
• 分類號: G01N21/3563;G01N21/359;G06F17/50
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司 44228
• 代理人: 劉媖

1.一種用近紅外光譜技術預測火炬松松脂產量的方法，其特征在于：包括以下步驟：?

（1）建立校正模型：選擇火炬松單株作為建模研究對象，采用人工割脂法對火炬松單株產脂量進行常規測定；采集火炬松單株的生長錐木芯樣品，測定生長錐木芯樣品的近紅外光譜數據；確定校正集和外部驗證集的樣本集；用化學計量學軟件將采集得到的校正集樣品光譜數據進行光譜預處理，再將預處理后的光譜數據與產脂量的常規測定相關聯，采用偏最小二乘法結合交互驗證法將預處理后的光譜數據和產脂量數據擬合起來建立校正模型；

（2）模型的驗證：利用未參與建模的外部驗證集樣品對所建校正模型進行檢驗，即：以近紅外光譜儀掃描驗證集樣品，獲得近紅外光譜圖，將近紅外光譜特征數據輸入校正模型獲得預測結果，將預測結果和采用人工割脂法對該驗證集樣品測定得到的常規測定值進行多元回歸統計分析，應用內部交叉驗證法和外部驗證法對模型進行驗證和評價；

（3）用模型來預測待測的火炬松松脂產量：在預測時，對于待測的火炬松，采集其生長錐木芯樣品，以近紅外光譜儀掃描其近紅外光譜圖，將采集到的特征光譜數據輸入到模型中，得到該待測火炬松松脂產量預測值；?

所述近紅外光譜數據的采集條件如下：測樣方式為漫反射，光斑直徑為3.5cm，光譜掃描范圍為950nm-1650nm，分辨率為5nm，環境溫度控制在22-23℃，環境濕度控制在30%-70%，每一個木芯樣品都采用掃描2次和重復裝樣2次取平均的光譜收集方式；

所述光譜預處理是采用一階導數FD+平滑SG+多元散色校正MSC的組合法。

2.根據權利要求1所述的用近紅外光譜技術預測火炬松松脂產量的方法，其特征在于：近紅外光譜數據進行預處理和多元回歸統計分析優選采用化學計量學軟件The?unscramble?9.8進行。

3.根據權利要求1所述的用近紅外光譜技術預測火炬松松脂產量的方法，其特征在于：所述步驟（1）在利用校正集建立模型時，需對校正集中的異常樣品進行剔除，異常樣品的確定方法是：利用化學計量學軟件The?Unscrambler?9.8中的杠桿值影響圖和學生化殘差功能對異常樣品進行判斷，如果一個樣品相對于校正集中其它樣品同時具有較高的杠桿值和學生化殘差，則確定該樣品為異常樣品，將其從校正集中剔除，之后再利用其余的樣品通過偏最小二乘法PLS重新建模，如此反復上述操作，直至將所有異常樣品剔除完畢得到理想的模型為止。

4.根據權利要求1所述的近紅外光譜技術預測火炬松松脂產量的方法，其特征在于：所述火炬松單株及火炬松生長錐木芯樣品的采集方法是：在10-15年生火炬松人工林中選取胸徑16cm以上、所處環境條件基本一致、生長狀況良好、均勻分布的單株火炬松，在樹高1-1.5m處使用12mm的樹木生長錐從西南方向垂直于樹干鉆取生長錐木芯，直至鉆通整個樹干，取出整條木芯后，立即用保鮮膜密封，裝入密封袋并依樹上所做記號進行標記，待所有木芯樣品鉆取完畢后，在最短時間內放入-20°C冰箱內保存備用。

5.根據權利要求1或4所述的近紅外光譜技術預測火炬松松脂產量的方法，其特征在于：所述生長錐木芯樣品在進行近紅外光譜測定前的處理方法是：從密封袋中取出整條生長錐木芯，在其髓心處將其切為兩段，然后選擇東北方向的半段木芯，分別在其首尾處截斷成3-5?cm的兩小段木芯，放入改進的樣品杯，在近紅外光譜儀所處的實驗室放置24小時以上，再進行近紅外光譜數據的采集。

6.根據權利要求1所述的近紅外光譜技術預測火炬松松脂產量的方法，其特征在于：所述人工割脂法對火炬松單株的產脂量進行測定，具體方法是：在樹高1-1.5m處使用采脂刀按照生產上的松脂采集規范，采用下降法“V”字型進行采割，每隔一天采割一次，雨天除外，連續割脂32-35天，在除去比較大的雜物后，對入選火炬松單株所產的松脂樣品分別進行稱重測量，記錄數據，如此操作連續測定4次，將這4次產脂量測定值的總和作為火炬松單株的產脂量。