CN109709042A - 一种用于土壤属性测定的信息采集装置及测定方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于土壤属性测定的信息采集装置及测定方法，装置的卤素灯固定杆垂直固定在底座的一端，光纤探头固定杆垂直固定在底座的另一端；卤素灯与卤素灯固定杆活动连接，光纤探头固定设置在光纤探头固定杆上，光纤探头的探测端垂直底座的平面，土壤样本容器设置在底座上，且位于光纤探头固定杆和卤素灯固定杆之间的位置，当进行土壤测定时，光纤探头的探测端垂直土壤样本容器的中心位置。将土壤样本放入土壤样本容器中并置于光纤探头正下方，然后调节卤素灯的照射角度，可完成土壤光谱反射率数据的采集。相比传统的土壤数据采集，对于卤素灯的照射强度、角度和光纤探头的探测位置都可以实现准确控制，因此可以间接提高光谱测定的准确性。

Description

一种用于土壤属性测定的信息采集装置及测定方法

技术领域

本申请涉及土壤养分测定技术领域，具体涉及一种用于土壤属性测定的信息采集装置及测定方法。

背景技术

土壤中养分的比例测定是科学使用化肥的前提条件，可以根据测定的土壤养分来配比肥料中的养分比例，因地制宜，所以土壤养分测定成为至关重要的一环。

传统的土壤养分测定一般使用土壤养分速测仪，土壤养分速测仪主要用于检测土壤中水分、盐分、pH值、全氮、铵态氮、碱解氮、有效磷、有效钾和钙镁等，测试肥料中氮、磷和钾的含量。比如常用的近红外土壤养分速测仪应用光谱技术，实现了土壤养分的实时快速测试，不破坏样品，不需要化学试剂，直接将土壤样本放入样品室即可测出土壤中养分含量，极大地提高了测定速度。但是，现有的近红外土壤养分速测仪的近红外光谱容易受到土壤含水率、土壤颗粒大小以及土壤表面粗糙率的影响。

为了解决上述问题，现有技术中采用高光谱反演的方法获得土壤的属性。由于野外高光谱测定过程中，诸多环境因素及地势地形的影响，测定过程不可控，测量噪声很大，影响测定精度。因此大部分的土壤属性测定需要在室内完成。但是对于室内土壤属性测定还没有特定的装置仪器，因此在测定过程中的条件并不固定，测定时探头高度、光照强度、入射角及样品多少等实验条件的差异，使得光谱测定数据的不准确，从而限制了高光谱测量的应用环境及土壤属性光谱预测的定量研究。

发明内容

本申请为了解决上述技术问题，提出了如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供了一种用于土壤属性测定的信息采集装置,包括：底座、卤素灯固定杆、卤素灯、光纤探头固定杆、光纤探头和土壤样本容器，其中：所述卤素灯固定杆的垂直固定在所述底座的一端，所述光纤探头固定杆垂直固定在所述底座的另一端，所述卤素灯固定杆与所述光纤探头固定杆的固定位置相对应；所述卤素灯与所述卤素灯固定杆活动连接，所述光纤探头固定设置在所述光纤探头固定杆上，且所述光纤探头的探测端垂直所述底座的平面，所述土壤样本容器设置在所述底座上，且位于所述光纤探头固定杆和所述卤素灯固定杆之间的位置，当进行土壤测定时，所述光纤探头的探测端垂直所述土壤样本容器的中心位置。

采用上述实现方式，将信息采集装置置于室内，将需要测定的土壤样本放入土壤样本容器中，然后调节卤素灯的照射角度，将土壤样本容器置于光纤探头正下方，即可完成土壤光谱反射率数据的采集。相比传统的土壤数据采集，采用上述信息采集装置，对于卤素灯的照射强度、角度和光纤探头的探测位置都可以实现准确控制，因此获得的数据可以间接提高光谱测定的准确性。

结合第一方面，在第一方面第一种可能的实现方式中，所述卤素灯固定杆包括第一固定杆和第二固定杆，所述第一固定杆和所述第二固定杆的一端通过第一调节旋钮活动连接，所述第一固定杆的另一端与所述卤素灯活动连接，所述第二固定杆的另一端与所述底座固定连接。

结合第一方面第一种可能的实现方式，在第一方面第二种可能的实现方式中，所述卤素灯与所述第一固定杆之间设置一卤素灯连接座，所述卤素灯连接座固定设置在所述第一固定杆上，所述卤素灯通过一转轴与所述卤素灯连接座活动连接。

结合第一方面，在第一方面第三种可能的实现方式中，所述光纤探头固定杆包括第三固定杆、第四固定杆和第五固定杆，所述第四固定杆为L型固定杆，所述第三固定杆的一端与所述第四固定杆的一端通过第二调节旋钮活动连接，所述第四固定杆的另一端与所述第五固定杆的一端固定连接，所述第三固定杆的另一端与所述底座固定连接，所述第五固定杆的另一端固定连接所述光纤探头，所述第五固定杆垂直所述底座的平面。

结合第一方面或第一方面第一至三种任一可能的实现中，在第一方面第四种可能的实现方式中，所述底座上设置有圆形旋转装置，所述圆形旋转装置通过第一转轴与所述底座活动连接，所述土壤样本容器设置有多个，多个所述土壤样本容器均匀设置在所述圆形旋转装置的边缘位置。

结合第一方面第四种可能的实现方式，在第一方面第五种可能的实现方式中，所述土壤样本容器底部设置有容器托盘，所述容器托盘分别与所述圆形旋转装置和所述土壤样本容器的底部相连接。

结合第一方面第五种可能的实现方式，在第一方面第六种可能的实现方式中，所述土壤样本容器与所述容器托盘之前设置有第二转轴，所述土壤样本容器与所述容器托盘通过所述第二转轴活动连接。

第二方面，提供了一种土壤属性测定方法，利用如第一方面或第一方面任一实现方式的装置，所述方法包括：将需要进行测定的土壤样本放入土壤样本容器中；调整卤素灯固定杆和光纤探头固定杆的高度、卤素灯的角度，通过光纤探头采集所述土壤样本容器中的土壤样本的光谱反射率数据；将采集到的所述土壤样本的光谱反射率数据进行预处理；将预处理后的光谱反射率数据进行光谱参数变换；将参数变换后的光谱反射率数据输入预设的反演模型中，评估所述土壤样本的属性。

结合第二方面，在第二方面第一种可能的实现方式中，所述将采集到的所述土壤样本的光谱反射率数据进行预处理，包括：选用标准正态变量变换来消除所述光谱反射率数据中土壤样本颗粒大小、表面散射光，以及光程变化等对近红外光谱的影响，通过单个土壤样本光谱的标准偏差来修正光谱的变化，将每条光谱标准化为零均值、单位方差的量，从原始光谱中减去该条光谱的平均值，再除以标准偏差；进行去趋势处理来消除光谱的基线漂移，将光谱的吸光度和波长按照多项式拟合出一条趋势线d，然后从原始光谱x中减去趋势线d，X_DT＝X-X₀，其中：X_m为原始光谱中的吸光度值；X₀为经过二项式线性拟合的趋势线，X为原始光谱，X_DT为经过去趋势处理后的光谱；对原始光谱数据进行一阶微分变换R′(λ_i)＝[R(λ_i+1)-R(λ_i-1)]/Δλ，λ_i为波段i的波长值，R(λ_i)为波长λ_i的反射率，R(λ_i+1)为波长λ_i+1的反射率，R(λ_i-1)为波长λ_i-1的反射率，Δλ为波长λ_i-1到λ_i+1的间隔，R′(λi)为i波段的一阶导数光谱值。

结合第二方面第一种可能的实现方式，在第二方面第二种可能的实现方式中，还包括对土壤样本进行筛选，包括：分别计算每两个土壤样本间的欧氏距离，选择相互间欧氏距离最大的两个土壤样本，放入校正集中；对于剩余的每个土壤样本，分别计算其与各个选择土壤样本之间的欧氏距离，选择其中最短的记录下来，形成一个最短距离数据表；比较所述最短距离数据表中的距离数值，选择其中距离最大的一个土壤样本，作为下一个使用的土壤样本，放入校正集中；重复上述步骤，直至所选择的土壤样本数目达到预设数量。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种用于土壤属性测定的信息采集装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种土壤属性测定方法的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的一种土壤样本的光谱反射率数据进行预处理的示意图；

图4为本申请实施例提供的一种土壤样本的氮含量的测定结果示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种土壤样本的氮含量测定结果示意图；

图1-5中，符号表示为：

1-底座，2-卤素灯，3-光纤探头，4-土壤样本容器，5-第一固定杆，6-第二固定杆，7-第一调节旋钮，8-卤素灯连接座，9-第三固定杆，10-第四固定杆，11-第五固定杆，12-第二调节旋钮，13-圆形旋转装置，14-第一转轴，15-容器托盘，16-第二转轴。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本方案进行阐述。

图1为本申请实施例提供的一种用于土壤属性测定的信息采集装置，参见图1，所述信息采集装置包括：底座1、卤素灯固定杆、卤素灯2、光纤探头固定杆、光纤探头3和土壤样本容器4。

所述卤素灯固定杆的垂直固定在所述底座1的一端，所述光纤探头固定杆垂直固定在所述底座1的另一端，所述卤素灯固定杆与所述光纤探头固定杆的固定位置相对应。所述卤素灯2与所述卤素灯固定杆活动连接，所述光纤探头3固定设置在所述光纤探头固定杆上，且所述光纤探头3的探测端垂直所述底座1的平面，所述土壤样本容器4设置在所述底座1上，且位于所述光纤探头固定杆和所述卤素灯固定杆之间的位置，当进行土壤测定时，所述光纤探头3的探测端垂直所述土壤样本容器4的中心位置。

在一个示意性实施例中，所述卤素灯固定杆包括第一固定杆5和第二固定杆6，所述第一固定杆5和所述第二固定杆6的一端通过第一调节旋钮7活动连接，所述第一固定杆5的另一端与所述卤素灯2活动连接，所述第二固定杆6的另一端与所述底座1固定连接。通过调节第一调节旋钮7可以实现卤素灯固定杆的伸缩，进而可以对卤素灯2照射强度进行控制。

所述卤素灯2与所述第一固定杆5之间设置一卤素灯连接座8，所述卤素灯连接座8固定设置在所述第一固定杆5上，所述卤素灯2通过一转轴与所述卤素灯连接座8活动连接。卤素灯2可以通过卤素灯连接座8进行40-50度范围的转动，实现了卤素灯2对土壤样本照射角度的控制。

在另一个示意性实施例中，所述光纤探头固定杆包括第三固定杆9、第四固定杆10和第五固定杆11，所述第四固定杆10为L型固定杆，所述第三固定杆9的一端与所述第四固定杆10的一端通过第二调节旋钮12活动连接，所述第四固定杆10的另一端与所述第五固定杆11的一端固定连接，所述第三固定杆9的另一端与所述底座1固定连接，所述第五固定杆11的另一端固定连接所述光纤探头3，所述第五固定杆11垂直所述底座1的平面。通过第二调节旋钮12可以控制设置在第五固定杆11一端的光纤探头3与土壤样本容器4之间的距离，进而可以实现对土壤局部数据的精确采集。

本申请实施例中，为了实现多份土壤样本数据采集的效率，所述底座1上设置有圆形旋转装置13，所述圆形旋转装置13通过第一转轴14与所述底座1活动连接，所述土壤样本容器4设置有多个，多个所述土壤样本容器4均匀设置在所述圆形旋转装置13的边缘位置。圆形旋转装置13可以通过第一转轴14进行转动，进而带动不同的土壤样本容器4与光纤探头3对应，实现信息的快速采集。

进一步地，进行信息采集时，也需要通过光纤探头3对土壤样本容器4中的土壤样本进行全面多方向的采集。因此，所述土壤样本容器4底部设置有容器托盘15，所述容器托盘15分别与所述圆形旋转装置13和所述土壤样本容器4的底部相连接。所述土壤样本容器4与所述容器托盘15之间设置有第二转轴16，所述土壤样本容器4与所述容器托盘15通过所述第二转轴16活动连接。当需要对某个土壤样本进行信息采集时，只需要通过第二转轴16转动土壤样本容器4，即可实现对土壤样本的多方位采集。

由上述实施例可知，本实施例提供了一种用于土壤属性测定的信息采集装置,包括：底座1、卤素灯固定杆、卤素灯2、光纤探头固定杆、光纤探头3和土壤样本容器4，其中：卤素灯固定杆的垂直固定在所述底座1的一端，所述光纤探头固定杆垂直固定在所述底座1的另一端，所述卤素灯固定杆与所述光纤探头固定杆的固定位置相对应。所述卤素灯2与所述卤素灯固定杆活动连接，所述光纤探头3固定设置在所述光纤探头固定杆上，且所述光纤探头3的探测端垂直所述底座1的平面，所述土壤样本容器4设置在所述底座1上，且位于所述光纤探头固定杆和所述卤素灯固定杆之间的位置，当进行土壤测定时，所述光纤探头3的探测端垂直所述土壤样本容器4的中心位置。进行信息采集时，将信息采集装置置于室内，将需要测定的土壤样本放入土壤样本容器4中，然后调节卤素灯2的照射角度，将土壤样本容器置于光纤探头3正下方，即可完成土壤光谱反射率数据的采集。相比传统的土壤数据采集，采用上述信息采集装置，对于卤素灯2的照射强度、角度和光纤探头3的探测位置都可以实现准确控制，因此获得的数据可以间接提高光谱测定的准确性。

与上述实施例提供的一种用于土壤属性测定的信息采集装置相对应，本申请还提供了一种土壤属性测定方法的实施例。参见图2，所述土壤属性测定方法包括：

S101，将需要进行测定的土壤样本放入土壤样本容器中。

将土壤属性测定的信息采集装置与仪器连接，处于切断所有光源的暗室，土壤样本采集时剔出植物根系与石块等杂物经自然风干后，压磨过2mm孔筛。填充于土壤样本容器，并且刮平。

S102，整卤素灯固定杆和光纤探头固定杆的高度、卤素灯的角度，通过光纤探头采集所述土壤样本容器中的土壤样本的光谱反射率数据。

采集所述土壤样本容器中的土壤样本的光谱反射率数据后，获取土壤养分高光谱数据时，仪器条件为用Analytical Spectral Devices公司生产的FieldSpec4地物光谱仪对土壤样本进行光谱数据采集，波长范围350～2500nm，350～1000nm波段范围内光谱采样间隔为1.4nm，光谱分辨率为3nm；1000～2500nm波段范围内为2nm，光谱分辨率为8nm，重采样间隔为1nm，输出波段数为2151个。对每一土壤的光谱反射率测定记录重复10次，取均值作为该土壤的实际光谱反射率数据。

土壤样本筛选时选用K-S法，基于光谱特征选择样本，而不考虑性质变量的影响，需要从样本集总体中依次挑选合适的样本，选择样本的参考条件是样本间的欧氏距离。分别计算每两个样本间的欧氏距离，选择相互间欧氏距离最大的两个样本，放入校正集中，对于剩余的每个样本，分别计算其与各个选择样本之间的欧氏距离，选择其中最短的记录下来，形成一个最短的数据表，比较最短距离数据表中的距离数值，选择其中距离最大的一个剩余样本，作为下一个使用的样本，放入校正集中。重复上述步骤，直至所选择的样本数目达到所要求的范围。

S103，将采集到的所述土壤样本的光谱反射率数据进行预处理。

选用标准正态变量变换来消除所述光谱反射率数据中土壤样本颗粒大小、表面散射光，以及光程变化等对近红外光谱的影响，通过单个土壤样本光谱的标准偏差来修正光谱的变化，将每条光谱标准化为零均值、单位方差的量，从原始光谱中减去该条光谱的平均值，再除以标准偏差。

进行去趋势处理来消除光谱的基线漂移，将光谱的吸光度和波长按照多项式拟合出一条趋势线d，然后从原始光谱x中减去趋势线d， X_DT＝X-X₀，其中：X_m为原始光谱中的吸光度值；X₀为经过二项式线性拟合的趋势线，X为原始光谱，X_DT为经过去趋势处理后的光谱。

对原始光谱数据进行一阶微分变换R′(λ_i)＝[R(λ_i+1)-R(λ_i-1)]/Δλ，λ_i为波段i的波长值，R(λ_i)为波长λ_i的反射率，R(λ_i+1)为波长λ_i+1的反射率，R(λ_i-1)为波长λ_i-1的反射率，Δλ为波长λ_i-1到λ_i+1的间隔，R′(λi)为i波段的一阶导数光谱值。

S104，将预处理后的光谱反射率数据进行光谱参数变换。

土壤样本反射率进行预处理，删除噪声较大的边缘波段(350-399nm和1000-1050nm)，首先进行标准正态变量变换(SNV)，如图3所示，消除土壤样本带来的差异，之后对反射率进行一阶微分，经处理后光谱反射率和有机质实测值的相关系数有了显著提升。

经简单与处理后的光谱反射率还需进一步优化，于是进行光谱优化参数转化土壤参数变换选用土壤调节光谱指数，公式如下：

MSASI＝(2R₁+1-(2R₁+1)²-8(R₁-R₂))^1/2)/2

R₁,R₂为参与光谱变换的波长，经光谱优化参数转化后的光谱发射率与有机质含量相关性提高到0.65以上，是有效的数据优化手段。

S105，将参数变换后的光谱反射率数据输入预设的反演模型中，评估所述土壤样本的属性。

将多个土壤样本的光谱数据作为自变量，其对应的有机质含量作为因变量，进行数据分析，选用偏最小二乘方法，在Matlab R2016中进行模型构建，在本研究中全部主成分变量都纳入了后续的二乘法分析，在本研究中原本选取了两个主成分。不同的细节处理是对最终分析结果产生了较大的影响。提取主成分时经调试参数，比较了不同主成分数量时的决定系数，如下表。经比较，提取的主成分越多，模型精度越高，因此不同的细节处理是对最终分析结果产生了较大的影响。并且在本研究中取最多主成分进行后续的最小二乘分析。

本实施例中用反演模型Y＝0.0764X+0.5845，如图4为对土壤样本中氮含量进行测定，预测实测值的拟合系数R²＝0.89，RMSE＝0.04,通过氮含量实测值与测定值的比较，反演模型精度较为理想。选取土壤样本作为验证样本，在另一个反演模型中进测定土壤样本的氮含量，其中该反演模型的R²＝0.79，RMSE＝0.10，RPD＝2.40，氮含量实测值与测定值如图5所示。由图4和图5所示，从初始模型的稳定性和预测精度两个方面对初始模型进行检验，初始模型的稳定性用拟合系数R²的大小检验，R²越大，初始模型越稳定。初始模型的预测能力用均方根差(RMSE)和验证集标准偏差(RPD)来检验，RMSE越小，初始模型精度越高、预测能力越好，经模型检验与模型评价结果证明该装置与预处理变化及偏最小二乘法方法是适合取样地区土壤养分反演的分析方法。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本申请未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本申请的技术方案并非是对本申请的限制，如来替代，本申请仅结合并参照优选的实施方式进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本申请的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本申请的宗旨，也应属于本申请的权利要求保护范围。

Claims (10)

1.一种用于土壤属性测定的信息采集装置,其特征在于，包括：底座(1)、卤素灯固定杆、卤素灯(2)、光纤探头固定杆、光纤探头(3)和土壤样本容器(4)，其中：

所述卤素灯固定杆的垂直固定在所述底座(1)的一端，所述光纤探头固定杆垂直固定在所述底座(1)的另一端，所述卤素灯固定杆与所述光纤探头固定杆的固定位置相对应；

所述卤素灯(2)与所述卤素灯固定杆活动连接，所述光纤探头(3)固定设置在所述光纤探头固定杆上，且所述光纤探头(3)的探测端垂直所述底座(1)的平面，所述土壤样本容器(4)设置在所述底座(1)上，且位于所述光纤探头固定杆和所述卤素灯固定杆之间的位置，当进行土壤测定时，所述光纤探头(3)的探测端垂直所述土壤样本容器(4)的中心位置。

2.根据权利要求1所述的用于土壤属性测定的信息采集装置,其特征在于，所述卤素灯固定杆包括第一固定杆(5)和第二固定杆(6)，所述第一固定杆(5)和所述第二固定杆(6)的一端通过第一调节旋钮(7)活动连接，所述第一固定杆(5)的另一端与所述卤素灯(2)活动连接，所述第二固定杆(6)的另一端与所述底座(1)固定连接。

3.根据权利要求2所述的用于土壤属性测定的信息采集装置,其特征在于，所述卤素灯(2)与所述第一固定杆(5)之间设置一卤素灯连接座(8)，所述卤素灯连接座(8)固定设置在所述第一固定杆(5)上，所述卤素灯(2)通过一转轴与所述卤素灯连接座(8)活动连接。

4.根据权利要求1所述的用于土壤属性测定的信息采集装置,其特征在于，所述光纤探头固定杆包括第三固定杆(9)、第四固定杆(10)和第五固定杆(11)，所述第四固定杆(10)为L型固定杆，所述第三固定杆(9)的一端与所述第四固定杆(10)的一端通过第二调节旋钮(12)活动连接，所述第四固定杆(10)的另一端与所述第五固定杆(11)的一端固定连接，所述第三固定杆(9)的另一端与所述底座(1)固定连接，所述第五固定杆(11)的另一端固定连接所述光纤探头(3)，所述第五固定杆(11)垂直所述底座(1)的平面。

5.根据权利要求1-4任一项所述的用于土壤属性测定的信息采集装置,其特征在于，所述底座(1)上设置有圆形旋转装置(13)，所述圆形旋转装置(13)通过第一转轴(14)与所述底座(1)活动连接，所述土壤样本容器(4)设置有多个，多个所述土壤样本容器(4)均匀设置在所述圆形旋转装置(13)的边缘位置。

6.根据权利要求5所述的用于土壤属性测定的信息采集装置,其特征在于，所述土壤样本容器(4)底部设置有容器托盘(15)，所述容器托盘(15)分别与所述圆形旋转装置(13)和所述土壤样本容器(4)的底部相连接。

7.根据权利要求6所述的用于土壤属性测定的信息采集装置,其特征在于，所述土壤样本容器(4)与所述容器托盘(15)之间设置有第二转轴(16)，所述土壤样本容器(4)与所述容器托盘(15)通过所述第二转轴(16)活动连接。

8.一种土壤属性测定方法，利用如权利要求1-7任一项所述的装置，其特征在于，所述方法包括：

将需要进行测定的土壤样本放入土壤样本容器中；

调整卤素灯固定杆和光纤探头固定杆的高度、卤素灯的角度，通过光纤探头采集所述土壤样本容器中的土壤样本的光谱反射率数据；

将采集到的所述土壤样本的光谱反射率数据进行预处理；

将预处理后的光谱反射率数据进行光谱参数变换；

将参数变换后的光谱反射率数据输入预设的反演模型中，评估所述土壤样本的属性。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述将采集到的所述土壤样本的光谱反射率数据进行预处理，包括：

选用标准正态变量变换来消除所述光谱反射率数据中土壤样本颗粒大小、表面散射光，以及光程变化等对近红外光谱的影响，通过单个土壤样本光谱的标准偏差来修正光谱的变化，将每条光谱标准化为零均值、单位方差的量，从原始光谱中减去该条光谱的平均值，再除以标准偏差；

进行去趋势处理来消除光谱的基线漂移，将光谱的吸光度和波长按照多项式拟合出一条趋势线d，然后从原始光谱x中减去趋势线d， X_DT＝X-X₀，其中：X_m为原始光谱中的吸光度值；X₀为经过二项式线性拟合的趋势线，X为原始光谱，X_DT为经过去趋势处理后的光谱；

对原始光谱数据进行一阶微分变换R′(λ_i)＝[R(λ_i+1)-R(λ_i-1)]/Δλ，λ_i为波段i的波长值，R(λ_i)为波长λ_i的反射率，R(λ_i+1)为波长λ_i+1的反射率，R(λ_i-1)为波长λ_i-1的反射率，Δλ为波长λ_i-1到λ_i+1的间隔，R′(λi)为i波段的一阶导数光谱值。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括对土壤样本进行筛选，包括：

分别计算每两个土壤样本间的欧氏距离，选择相互间欧氏距离最大的两个土壤样本，放入校正集中；

对于剩余的每个土壤样本，分别计算其与各个选择土壤样本之间的欧氏距离，选择其中最短的记录下来，形成一个最短距离数据表；

比较所述最短距离数据表中的距离数值，选择其中距离最大的一个土壤样本，作为下一个使用的土壤样本，放入校正集中；

重复上述步骤，直至所选择的土壤样本数目达到预设数量。