本文分析了不同的光谱数据处理方法，利用光谱模拟研究了广义二维相关光谱及其在重叠光谱中的应用。对于重叠光谱的分析，前人大多使用谱峰直接拟合的方法，然而此方法不仅需要假设组分光谱形状，还可能会给出不同的拟合结果，且当某一组分含量很少时，得到的拟合结果也不准确。广义二维相关光谱、多元曲线分辨以及超额光谱技术都是近年来提出的新的光谱分析方法。本文介绍了这三种方法的理论及发展应用，并利用MATLAB编程实现了广义二维相关光谱的计算，同时利用数据模拟，对二维相关光谱依据Noda规则给出的先后顺序的实际意义进行了研究，并分析了广义二维相关光谱技术在重叠光谱上的应用。模拟工作对于正确解释由实验光谱处理得到的二维相关谱图有重要意义。　　 此外，本文利用自发拉曼光谱对室温下硝酸镁溶液中的离子缔合作用进行了研究，通过对溶液OH伸缩谱段超额拉曼光谱的分析，我们发现阴离子第一水合层的水分子含量在低浓度范围内（＜2.31mol/kg）与溶液浓度呈线性变化关系，而在高浓度时偏离此线性关系，我们认为这是由于高浓度的硝酸镁溶液中大量存在接触离子对导致的。随着溶液浓度的增大，离子对含量发生变化，导致硝酸根(NO3-)的全对称伸缩振动谱段的拉曼光谱峰向高波数移动。在处理分析此谱段的光谱时，我们对拉曼光谱和超额拉曼光谱进行了同时拟合，使拟合结果与拉曼光谱和超额光谱的偏差同时达到最小，从而得到更为可信的子峰的位置和强度信息，与子峰相对应的是硝酸镁溶液中各种形式的离子对，我们给出了不同浓度下各种离子对的相对含量，确定了室温下硝酸镁溶液从稀释至近饱和都存在自由离子、溶剂分隔离子对和接触离子对，并且溶剂分隔离子对存在不同的构型，同时还发现直接接触离子对的全对称伸缩振动频率最高且当Mg(NO3)2浓度高于～2.3mol.kg-1时其相对含量急剧增加。超额拉曼光谱的成功应用也表明它是分析重叠光谱及研究少量物质很好的方法。