2013广西第三届研究生数学建模竞赛

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2013广西第三届研究生数学建模竞赛
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B题： 玉米营养品质的快速鉴定
玉米是生态农业的关键农作物之一，玉米中富含蛋白质、纤维素、脂肪、水溶性多糖和糖醇类等多种生理活性物质。玉米的营养品质是指玉米中所含的各种营养成分（蛋白、纤维素、脂肪等）。为了实行优质玉米的培养，需要实现玉米营养品质的快速鉴定。
玉米营养品质的鉴定需要对主要营养成分的含量进行检测。光谱检测法是能够检测物质成分含量的快速分析方法，它可以根据物质的光谱响应特征来鉴别物质并确定化学组成和相对含量，具有测定时间短、非破坏性、多指标同时测定等优点，能够实现在线、实时、原位的定量分析与监测。光谱检测分析首先需要根据常规生化检测数据结合光谱响应数据完成合理的定标与矫正过程，建立合适的数据分析模型，进而实现对物质成分的快速检测。由于光谱测量受到实验环境、仪器参数配置、光散射效应等因素的影响，光谱响应数据中除了包含样品成分的信息，同时还存在有各种噪音干扰，这些噪音的存在会直接影响模型的信噪比，如何提高建模数据的信噪比是模型优化的一个重要方面。
准备126个玉米样品，经过物理方法加工为粉末状。采用Fourier近红外光谱分析仪采集光谱数据，同一样品对不同频率的光产生不同的响应，光波长变化范围为10000~4000cm-1（其中cm-1为光波长单位），得到所有样品的光谱响应数据（见附表1）。为完成光谱建模实现快速检测，采用常规生化方法检测前100个玉米样品的蛋白、纤维素和脂肪的成分含量值（见附表2）。
根据附表1和附表2的数据建立数学模型解决下列问题：
1、根据前100个样品的光谱响应数据和蛋白含量的生化检测值，建立单一成分的光谱分析模型；拟定模型评价指标，并讨论模型的适用范围。
2、提出合适的模型优化方案，提高光谱分析模型的准确度。
' w3 N0 b8 b% d3、根据所建立的数学模型，估算其余26个玉米样品（编号101~126）的蛋白含量。
0 y' {# A( C8 R, ~% V4、结合玉米的光谱响应数据和蛋白、纤维素、脂肪三种营养成分的生化检测值，设计合理的玉米营养品质快速检测方案建立数学模型；进一步利用模型估算其余26个玉米样品中蛋白、纤维素、脂肪三种营养成分含量。

附件1：126个玉米样品的光谱响应数据.xls
; G) d  @+ l0 b$ s9 d- Y; m/ s5 ]附件2：前100个玉米样品的营养成分的生化检测值.xls

Rocca1231

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pcyaoqiang

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