18、光谱转移与变换：去除土壤水分等外部影响

光谱转移与变换：去除土壤水分等外部影响

1. 光谱校正与土壤水分影响

在光谱分析中，不同仪器获取的光谱可能存在差异，需要进行校正。同时，土壤的红外光谱对外部环境条件（如土壤水分）非常敏感。土壤的吸光度光谱会随着水分含量的增加而增大。在实验室中，土壤通常在标准风干条件下进行扫描，但在野外很难控制土壤的含水量。尽管许多研究成功地使用野外采集的光谱来校准土壤性质（如土壤有机碳，SOC），但土壤水分含量的变化确实会对土壤性质的预测产生重要影响。

1.1 光谱校正示例

这里展示了参考仪器的光谱和通过分段直接标准化（PDS）校正后的从属仪器光谱。需要注意的是，由于对光谱应用了移动窗口操作，应去除光谱的边缘部分。

1.2 土壤水分对光谱的影响

为了研究土壤水分含量对光谱的影响，我们使用了包含 100 个土壤样本（来自更大数据集的子集）在 3 种不同水分条件下的光谱数据：
- spectra0 ：土壤在风干条件下的吸光度光谱（平均水分 5%）。
- spectra1 ：土壤湿润后的吸光度光谱（平均水分 12%）。
- spectra2 ：湿润土壤风干 1 天后的吸光度光谱（平均水分 9%）。

以下是加载和处理数据的代码：

# load the required packages
require(prospectr)
require(soilspec)
# load the package data
data("dat