2021数学建模E题
E 題 中藥材的鑒別
不同中藥材表現的光譜特征差異較大,即使來自不同產地的同一藥材,因其無機元素的化學成分、有機物等存在的差異性,在近紅外、中紅外光譜的照射下也會表現出不同的光譜特征,因此可以利用這些特征來鑒別中藥材的種類及產地。
中藥材的種類鑒別相對比較容易,不同種類的中藥材呈現的光譜的區別比較明顯。圖 1 為兩種不同藥材的近紅外光譜數據曲線圖,容易看出兩者的差異比較大。
中藥材的道地性以產地為主要指標,產地的鑒別對于藥材品質鑒別尤為重要。
然而,不同產地的同一種藥材在同一波段內的光譜比較接近,使得光譜鑒別的誤差較大。另外,有些中藥材的近紅外區別比較明顯,而有些藥材的中紅外區別比較明顯(見圖 2 和圖 3 所給出的來自某藥材 5 個不同產地的近紅外和中紅外光譜數據曲線圖)。當樣本量不夠充足時,我們可以通過近紅外和中紅外的光譜數據相互驗證來對中藥材產地進行綜合鑒別。
附件 1 至附件 4 是一些中藥材的近紅外或中紅外光譜數據,其中 No 列為藥
材的編號,Class 列表示中藥材的類別, OP 列表示該種藥材的產地,其余各列第一行的數據為光譜的波數(單位 cm-1)、第二行以后的數據表示該行編號的藥材
在對應波段光譜照射下的吸光度(注:該吸光度為儀器矯正后的值,可能存在負值)。試建立數學模型,研究解決以下問題。
問題 1. 根據附件 1 中幾種藥材的中紅外光譜數據,研究不同種類藥材的特征和差異性,并鑒別藥材的種類。
問題 2. 根據附件 2 中某一種藥材的中紅外光譜數據,分析不同產地藥材的特征和差異性,試鑒別藥材的產地,并將下表中所給出編號的藥材產地的鑒別結果填入表格中。
問題 3. 根據附件 3 中某一種藥材的近紅外和中紅外數據,試鑒別該種藥材的產地,并將下表中所給出編號的藥材產地的鑒別結果填入表中。
問題 4. 附件 4 給出了幾種藥材的近紅外光譜數據,試鑒別藥材的類別與產地,并將下表中所給出編號的藥材類別與產地的鑒別結果填入表各中。
總結
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