光谱学与光谱分析

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2025年 45卷 04期刊出日期：2025-04-01

论文

论文

	901	红外光谱法在氢燃料电池汽车氢气分析中的应用
		刘丹，袁蕙^*，万伟，徐广通
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-0901-07
		氢能作为一种洁净能源是未来替代化石燃料的重要形式之一，氢燃料电池汽车是氢能应用最有前景的发展领域。制氢工艺的不同会导致氢燃料赋存多种痕量杂质，如甲醛（HCHO）、甲酸(HCOOH)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂)、水(H₂O)、甲烷(CH₄)、乙烷(C₂H₆)、丙烷(C₃H₈)、乙烯(C₂H₄)、卤化物、含硫化合物及颗粒物等，其对电池系统造成不同程度的损害，影响燃料电池汽车安全运行，因此国内外均对氢气纯度及痕量杂质限值制定了极为严格的标准。ISO14687—2: 2019和GB/T 37244—2018均推荐傅里叶变换红外光谱法(FTIR)分析其中部分关键杂质，经过本课题组实践和改进，已经证实其可靠有效。近年来基于红外光谱原理，发展了新兴红外光谱技术，包括可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）、光声光谱（PAS）、腔增强吸收光谱（CEAS）、腔衰荡光谱技术（CRDS）等，其突破了传统红外光谱技术光源、激光器等的限制，有望未来应用于氢燃料痕量杂质分析。文章综述了氢燃料中8类杂质的分析方法，深入探讨了FTIR分析氢燃料杂质的应用进展，总结了新兴红外光谱技术在痕量气体分析领域的优势和不足，进一步对红外光谱的方法学发展趋势作出展望。
		2025 Vol. 45 (04): 901-907 [摘要] ( 35 ) RICH HTML PDF (1437 KB) ( 77 )

	908	吡啶二甲酸结构异构体的太赫兹光谱分析
		骆国防¹，齐济²，刘雅丽²，何明霞²，黄华³，曲秋红^2，张逸竹^2
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-0908-06
		在食品和药品生产过程中，同分异构体的识别和区分是一个重要且复杂的问题，尤其是在它们分子式相同但晶体结构不同的情况下。吡啶二甲酸作为一种广泛应用于医药合成的关键中间体，不同的异构体表现出不同的物理和化学性质，对其进行有效区分尤为关键。太赫兹光谱技术被视作检测同分异构体的新手段，利用高分辨率太赫兹时域光谱仪对2,3-吡啶二甲酸、2,4-吡啶二甲酸、2,5-吡啶二甲酸、3,4-吡啶二甲酸以及3,5-吡啶二甲酸进行测量，揭示了它们在不同质量分数下的独特太赫兹吸收特征。这些异构体的吸收特性在太赫兹波段有不同差异。通过密度泛函理论计算，对比了理论模拟与实验测量结果，揭示了这些化合物的主要振动模式，包括羧基和吡啶环的扭转振动、键角弯曲以及它们的耦合作用。研究展现了太赫兹光谱在物质鉴别方面的独特优势，并指出其与红外光谱的显著区别。研究结果不仅为理解吡啶二甲酸衍生物的太赫兹光谱特征提供了参考，也展示了太赫兹光谱在化学物质分析和识别方面的应用潜力，对医药中间体的合成和鉴别提供了新的依据。
		2025 Vol. 45 (04): 908-913 [摘要] ( 19 ) RICH HTML PDF (6134 KB) ( 37 )

	914	环形接收的穿戴式光学传感器提升人-传感器接触状态的稳定性
		葛晴，刘瑾，韩同帅^*，刘文博，卢月
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-0914-08
		在无创可穿戴式光谱传感器领域，确保人体与传感器接触状态的稳定性对于提升传感器性能至关重要。人体的动作会改变肌肉和皮肤的扭曲程度，改变接口处传感器与皮肤的接触状态，使得光的入射角度发生偏移。入射角的变化影响光在皮肤中的传播路径，进而影响到传感器接收的皮肤表面漫反射光的强度。为了解决这一问题，开发了一种专用于人体成分无创检测的可穿戴式近红外光学传感器。该传感器的感光部分采用环形结构设计，这不仅增大了接收光的面积，还能够360°角度平均经皮肤表面漫反射的光，有效地减少了由光源入射角度变化引起的各向异性干扰。利用蒙特卡罗模拟，分析了光入射角度在1.2°、2.5°、5°、15°、45°范围内随机变化，以及0°至5°单方向变化时，单点与环形传感器的性能差异。模拟结果显示，环形传感器的信噪比显著高于单点检测器，大约提高了十倍，相应地，其检测的最低血糖浓度限也更低，是单点检测器的十分之一。环形探测器不仅降低了由于入射角随机变化引起的各向异性干扰，而且在两个不同的探测器处接收到的干扰表现出更强的共模特性。因此，采用一对同心圆环形探测器并对其信号进行差分抵消，可以进一步抑制入射角变化带来的干扰。在人体实验中，受试者在空腹状态分别使用环形检测器和单点检测器采集动作变化下的漫反射光信号。实验结果表明，环形传感器结合差分方法可以有效地抑制由人体动作引起的人-传感器接触状态变化的干扰，信号变化幅度在0.000 5～0.001 a.u.，满足0.5～1 mmol·L^-1精度的无创血糖检测要求。综上所述，本文提出的双环形接收的穿戴式光学传感器在人体检测中表现出优异的高信噪比性能，显示出其在无创人体成分检测领域的广泛应用潜力。
		2025 Vol. 45 (04): 914-921 [摘要] ( 19 ) RICH HTML PDF (7624 KB) ( 19 )

	922	船舶污染气体排放的成像光谱追踪探测
		任昊¹，曾议^2*，鲁晓峰²，毋路遥²，董健²，李浩然²，宋润泽²，韩云坤²，奚亮²，司福祺²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-0922-10
		船舶运输促进了贸易和物流的发展，同时也向大气中排放了污染物。开发了一套地基快速成像光谱探测系统，旨在对船舶尾气进行实时追踪和监控。该系统同时采用可见光和紫外望远镜头，可见光与云台协同工作负责定位和追踪目标船舶，紫外望远镜负责采集船舶排放气体的特定光谱数据。根据船舶实时位置调整摄像头指向，并连续拍摄多幅图像，建立时间序列上的背景及光谱数据集。对光纤光谱仪进行改进，提高了系统光谱成像速度，能获得高时间分辨率的监测数据，同时能够适应船舶移动和环境变化，保障了数据的准确和连续。借助成像差分吸收光谱技术，可以识别和量化船舶尾气中的SO₂和NO₂浓度。为验证系统性能，进行样气浓度测量实验，结果相对误差均在7%以内。与推扫式地基IDOAS仪器进行了对比观测实验，两者测量结果最高值相差约2%。对铜陵市长江流域的船舶污染气体排放进行了实地观测。结果表明，船舶尾气中SO₂斜柱浓度最大为5.64×10¹⁶ molecule·cm^-2，NO₂斜柱浓度最大为8.75×10¹⁶ molecule·cm^-2，验证了探测系统的可行性。
		2025 Vol. 45 (04): 922-931 [摘要] ( 18 ) RICH HTML PDF (41484 KB) ( 12 )

	932	基于拉曼光谱的变压器混合故障特征气体的改进卷积神经网络定量方法
		陈新岗^{1, 2}，张文轩¹，马志鹏^1*，张知先¹，万福³，敖怡¹，曾慧敏¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-0932-09
		激光拉曼光谱技术在变压器故障特征气体检测方面具有明显优势，随变压器状态监测智能化的发展，研究混合故障特征气体的快速、准确定量分析方法具有重要意义。传统拉曼光谱分析需要预处理过程，极大程度依赖人为经验，光谱特征提取虽可降低信号维度，但也会造成其特征部分缺失或改变。针对上述问题，提出基于改进一维卷积神经网络与最小二乘支持向量回归相融合的拉曼光谱定量分析方法，即引入全局均值池化与最小二乘支持向量回归改进传统卷积神经网络，并运用Dropout方法提高模型泛化性能，防止过拟合。设计并搭建变压器故障特征气体拉曼光谱检测平台，采集7种故障特征气体及N₂、O₂混合气体的拉曼信号，在谱图2 900 cm^-1频移附近，CH₄、C₂H₆气体呈现谱峰重叠，且变压器过热或局部放电故障发生时，会产生主要故障特征气体CH₄，选择不同含量比例下的CH₄、C₂H₆混合气体作为研究对象具有代表性，按不同比例配制146组不同含量的CH₄、C₂H₆混合气体样本，检测时选用氮气作为标气，采集不同含量比例下混合气体样本的拉曼光谱数据，利用光谱数据增强方法，构建适用于深度神经网络的气体样本数据集。通过不断实验，优化网络结构参数与网络权重，完成模型训练并测试其预测效果，与多种定量模型进行对比分析，并研究光谱预处理对不同定量模型的影响，进而评估模型性能。结果表明，使用原始数据集建模时，改进卷积神经网络模型的预测精确度与回归拟合优度最佳，决定系数可达0.999 8，均方根误差仅为0.000 5 MPa；使用预处理后数据集建模时，改进卷积神经网络模型均方根误差为0.002 3 MPa，相比使用原始数据集建模误差上升了0.001 8，而传统方法误差均有所下降。该研究结果表明，所提方法与传统拉曼光谱定量方法相比，集成光谱预处理、特征提取和定量分析过程，在确保预测精确度的基础上，简化光谱分析流程，为快速、准确分析变压器混合故障特征气体提供了新的思路与参考。
		2025 Vol. 45 (04): 932-940 [摘要] ( 23 ) RICH HTML PDF (9874 KB) ( 34 )

	941	基于太赫兹光谱的早期鼻咽癌与鼻咽炎鉴别诊断研究
		朱一峰^{1, 3}，刘金鹏^{1, 3}，宋正勋^{1, 3}，周小军^4，周梅⁵，任姣姣^{2, 3}，杨文韬²，崔宗宇^{2, 3}
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-0941-06
		鼻咽癌是一种多发于鼻咽腔顶部和侧壁的恶性肿瘤，我国南方地区较为高发，早期治疗对提高患者生存率至关重要。由于其发病位置隐蔽，早期症状类似于鼻部炎症性疾病，容易被忽视，被发现时往往已经处于中晚期。近年来，太赫兹技术因其具有低能量、强穿透和指纹谱等特性，在生物医学癌症检测领域备受关注。以鼻咽癌组织和鼻咽炎组织为研究对象，初步探索太赫兹光谱技术在鉴别鼻咽癌与鼻咽炎症方面的应用。采用太赫兹时域光谱系统采集鼻咽组织在0.6～5.0 THz范围内的光谱，通过参数提取到其吸收光谱，基于光谱数据分析对比鼻咽癌组织与鼻咽炎组织的频谱特征，结合病理学苏木精-伊红（H&E）染色结果图分析两种鼻咽组织的光谱差异来源。采用主成分分析（PCA），对实验采集到的原始功率谱数据进行降维和特征提取，获得样品在第一、二、三主成分构成的三维坐标空间中的散点图。基于该散点图的分析，可以观察到鼻咽癌组织与鼻咽炎组织在特征空间中的显著区分。结果表明，在1.3～3.4 THz内，鼻咽癌组织对太赫兹波的吸收明显高于鼻咽炎组织，2.7 THz是鉴别鼻咽癌组织与鼻咽炎组织的最佳潜在诊断频率。通过主成分分析进一步降维处理，前4个主成分的累计方差贡献率达到了87.45%，对两组鼻咽组织样品具有良好的聚类作用，主成分散点图可以明显区分鼻咽癌组织与鼻咽炎组织。结合K-最近邻算法（KNN）和支持向量机（SVM）构建分类模型，实现了对两种鼻咽组织太赫兹光谱的鉴别分类。相比KNN算法，SVM分类模型的平均分类准确率达到92%。本研究初步验证了太赫兹光谱技术用于鉴别鼻咽癌与鼻咽炎症的有效性，为进一步探讨其临床价值奠定了基础。
		2025 Vol. 45 (04): 941-946 [摘要] ( 21 ) RICH HTML PDF (6568 KB) ( 13 )

	947	基于偏最小二乘法的甲苯荧光光谱温度测量
		韩明宏^1，2，于欣^1，2，彭江波^1，2*，杨超博^1，2，曹振^1，2，亓金浩^1，2，袁勋^1，2
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-0947-06
		温度作为流场的重要参数之一，实现流场温度的测量具有重要意义。甲苯作为激光诱导荧光中常用的示踪剂，由于其荧光强度对温度敏感，常用于流场温度测量。甲苯可以用于温度测量的主要原因是其荧光光谱随温度升高产生红移，而目前缺乏直接阐明甲苯光谱与温度相关性的分析，通过对不同温度甲苯荧光光谱，使用偏最小二乘法分析建立温度和光谱之间的关联。光谱测量波长范围有效覆盖了甲苯整个荧光区间。使用266 nm激光作为甲苯的激发波长，测量35个不同温度下甲苯的荧光光谱，光谱测量累积100次以消除随机噪声。将35个温度点对应260～330 nm波长范围的光谱以6∶1比例分配到数据集和验证集中。使用数据集建立偏最小二乘模型时，模型的因子数设定为9，得到模型的决定系数为0.992 2，数据的验证均方根误差为4.59 K，将验证集的数据应用于此模型中，得到预测结果的相对误差均小于1%，验证集的均方根误差为1.67 K。与实际的温度值具有较好的一致性，实验结果证明了利用偏最小二乘法通过甲苯荧光光谱进行温度测量的可行性。该模型的建立为流场温度测量的研究提供了新的思路和方法。使用模型得到的温度结果，可在不便原位标定的流场中作为温度测量的标定数据。
		2025 Vol. 45 (04): 947-952 [摘要] ( 18 ) RICH HTML PDF (5306 KB) ( 22 )

	953	基于表面增强拉曼结合统计法分析鼻咽癌氧合血红蛋白
		高飞^1*，张明¹，孔德营²，张剑明³
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-0953-05
		近红外(NIR)表面增强拉曼散射(SERS)是一种极灵敏和高选择性的表面物质检测技术，能够利用人体血液中氧合血红蛋白探测出相对应的NIR-SERS光谱，联合多变量统计法对光谱数据进行检测分析。首先筛选出合格的30例健康人与30例鼻咽癌患者氧合血红蛋白的NIR-SERS光谱，经过比对光谱发现鼻咽癌患者氧合血红蛋白的平均NIR-SERS光谱在340、479、817、1 127、1 215、1 347、1 425和1 587 cm^-1位置处，谱峰的面积以及谱峰的强度相对较小，尤其在479、817和1 587 cm^-1位置上更为明显。此外，当健康人氧合血红蛋白NIR-SERS光谱峰在335、471、1 338和1 429 cm^-1位置处时，鼻咽癌患者分别蓝移至在340、479和1 347 cm^-1处，红移至1 425 cm^-1处。建立PCA-T（主成分分析与独立变量T检验联合）多变量统计算法诊断模型，获得最显著差异的3个PCA得分：PC1、PC3、PC7，并对这三个PCA得分作二维以及三维散点图，将健康人与鼻咽癌患者划分至不同区域，可以很好地辨别出健康人与患者。为验证所构建的PCA-T分析法是否可靠，使用工作特征曲线（ROC）进行评判，由ROC曲线下面积0.858得知PCA-T分析法具有较高的可靠性。经过谱峰归属表对照分析，发现鼻咽癌患者氧合血红蛋白分子吡咯环、乙烯基团等振动异常，硌氨酸和苯丙氨酸的变化也比较明显。很有可能是人体鼻咽部发生病变，导致病人身体内氨基酸的代谢比较旺盛，糖类的消耗升高等原因造成。综上所述，利用近红外激发表面增强拉曼散射光谱结合多元化统计分析法有可能准确、有效、快速地区分健康人与鼻咽癌氧合血红蛋白样本，为后续NIR-SERS光谱技术在鼻咽癌或其他医学研究提供初步的实验依据，同时可以成为临床早期癌症诊断的潜在高灵敏度和可靠的工具。
		2025 Vol. 45 (04): 953-957 [摘要] ( 18 ) RICH HTML PDF (4105 KB) ( 14 )

	958	浓度微扰下硝酸水溶液中氢键作用的二维相关拉曼光谱研究
		杨博，张雅茹，程碧瑶，李雨蔚，屈鹏飞，唐辉，柳海斌，王小卓^*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-0958-06
		硝酸被称为“国防工业之母”，其水溶液的稀释浓度对火炸药生产至关重要。通过搭建腔增强型拉曼光谱仪，提高拉曼激发和收集效率，实现对硝酸质量分数（ω）为35.49%～88.98%的细微浓度差异的硝酸水溶液进行测量。分析900～1 400 cm^-1范围内的硝酸拉曼光谱，发现965 cm^-1处N—OH伸缩振动模式随着硝酸浓度变化发生显著频移。随着硝酸质量分数增加，当35.49%≤ω≤55.10%时，N—OH伸缩振动模式快速红移，这归因于HNO₃—nH₂O（n=1, 2, …）团簇结构的形成；当ω>55.10%时，N—OH伸缩振动模式红移程度逐渐变小，这可能是因为硝酸与水分子之间形成的氢键逐渐减少的缘故；当ω>68.78%时，N—OH伸缩振动模式红移程度增大，这源于硝酸分子内氢键的增多。此外，深入研究1 050 cm^-1处N—O全对称伸缩振动模式与1 300 cm^-1处N—OH反对称伸缩振动模式的谱峰强度随硝酸浓度的变化。随着硝酸质量分数增加，当35.49%≤ω≤55.10%时，1 050与1 300 cm^-1的拉曼峰面积比快速减小；当ω>55.10%时，该拉曼峰面积比减小幅度放缓；当ω>68.78%时，该拉曼峰面积比的变化趋于稳定。1 050与1 300 cm^-1的拉曼峰面积比值的减小可以归因于 NO^-₃（N—O全对称伸缩振动模式）逐渐减少，而未解离HNO₃（N—OH反对称伸缩振动模式）逐渐增加。上述光谱峰频移和强度变化表明，在可用样本量范围内，当ω分别达到55.10%和68.78%时，HNO₃—nH₂O团簇结构均会发生转变。结合密度泛函理论（DFT）进一步阐释谱峰强度和频移变化机理。当35.49%≤ω≤55.10%时，硝酸水溶液中HNO₃—3H₂O和HNO₃—2H₂O是主要存在形式。当ω>55.10%时，溶液中HNO₃—nH₂O逐渐转变为HNO₃—H₂O团簇。当ω>68.78%时，硝酸水溶液中未解离的HNO₃逐渐占据优势。最后，对一维拉曼光谱进行二维相关分析，揭示HNO₃/NO^-₃的谱峰来源。结果证实1 308和958 cm^-1的谱峰代表未解离的HNO₃分子，1 051 cm^-1处谱峰属于解离 NO⁺₃。这些结果有助于深入理解不同浓度硝酸水溶液中分子间相互作用变化，为硝酸在化工、材料化学以及国防工业领域的应用提供参考。
		2025 Vol. 45 (04): 958-963 [摘要] ( 17 ) RICH HTML PDF (6937 KB) ( 13 )

	964	锰掺杂ZnS量子点磷光体系的构建及用于Pb（Ⅱ）的传感识别
		董一帆，艾秋爽，俞熙仁，张莉，梁经天，张大文，邱素艳^*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-0964-07
		磷光发光寿命长，激发光谱与发射光谱之间有更宽的间距，并能有效避免来自系统和光散射的干扰，因此磷光传感技术在近几年备受关注。采用反应釜水热法合成出水溶性的Mn²⁺掺杂ZnS量子点，对合成出的量子点进行表征，从XRD衍射结果、高倍透射电镜形貌图和TEM-mapping图中都可以得出结论，Mn²⁺成功掺杂进ZnS晶格内部。该量子点在580 nm处出现明显的磷光发射峰，且远远高于420 nm处的荧光峰强度。同时还研究了不同反应条件下，该量子点的磷光性质，发现当前驱体溶液pH为11、反应时间为30 min和Mn²⁺掺杂比例为4%时，其量子点磷光特征峰最高。与传统制备方法相比，该反应釜水热法能够有效将Mn²⁺掺杂至ZnS量子点内部，而非表面，导致其主要以磷光发射为主，而非荧光，有利于提高传感技术的选择性和灵敏度。该研究还发现Pb²⁺能够选择性猝灭Mn掺杂ZnS量子点的磷光，并考察了缓冲液pH、体系反应时间的影响，在最优条件下，建立了一种高灵敏识别Pb²⁺离子的磷光传感技术，其线性范围为0.02~20 μmol·L^-1，检测限低至6.6 nmol·L^-1，同时其他常见金属离子对该传感技术无明显干扰作用，对实际样品进行了加标回收实验，回收率为91.9%~114.1%，准确率在83.0%~109.8%之间，证实该传感技术可以用于湖水样品中Pb²⁺的快速识别，具有良好的稳定性和重复性。
		2025 Vol. 45 (04): 964-970 [摘要] ( 17 ) RICH HTML PDF (6638 KB) ( 8 )

	971	寒窑子草场透闪石玉的谱学特征及产地特征研究
		于璇¹，刘继富¹，杨明星^1，2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-0971-09
		寒窑子草场玉矿遗址于2014年被发掘调查，出土有陶片、石器和玉料等，具有重要的宝石学和考古价值。为了丰富中国透闪石玉数据库，为以后出土玉器的溯源工作提供更为准确的数据支撑，以寒窑子草场实地采集的38件透闪石玉料为研究对象，采用常规宝石学测试、红外光谱及拉曼光谱对样品进行测试，其中红外光谱仪和拉曼光谱仪可以快速确定样品的化学成分以及杂质矿物，结果显示样品基质为标准透闪石，杂质矿物有榍石、无定形碳。通过激光剥蚀-电感耦合等离子体质谱法（LA-ICP-MS）对样品的主量及微量元素进行定性、定量分析，结合已报道的球粒陨石数据对样品的稀土元素数据进行标准化处理，得到系列参数，其中∑REE值为0.40～14.28，均值3.46，稀土元素总丰度整体偏低；LREE/HREE值为0.21～17.91，均值2.69，有轻微的富轻稀土现象，REE配分图呈走势较为平缓的“海鸥状”；δEu值为0～3.3，均值0.58，Eu为负异常；Ce无明显异常，寒窑子透闪石玉与其他产地在REE配分模式上有特征性差异。结合西北矿区新疆、青海、甘肃马衔山透闪石玉的微量元素蛛网图可进一步区分，寒窑子透闪石玉U的富集程度明显高于其他产地。最后，利用SPSS软件中的判别分析方法，对西北矿区透闪石玉的微量元素进行投点，结果显示判别正确率均达到100%，交叉正确率分别为99.4%、98.3%，证明寒窑子草场透闪石玉与其他地区透闪石玉区分明显，建立的产地判别模型可用于后续出土玉器的溯源研究中。
		2025 Vol. 45 (04): 971-979 [摘要] ( 18 ) RICH HTML PDF (12593 KB) ( 13 )

	980	基于电化学沉积-激光诱导击穿光谱技术的土壤中Hg²⁺检测研究
		段宏伟^{1, 2, 3}，赵斯杰^{1, 2}，郭梅^{1, 2}，牛其建³，黄晶^{4, 5}，刘飞^{4, 5*}
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-0980-06
		农田土壤中Hg²⁺精准评估对于建设高标准农田和保护粮食安全具有重要意义。针对污染土壤中汞离子浓度低、共存干扰未知的问题，提出一种基于电化学联用激光诱导击穿光谱技术（EC-LIBS）的土壤中Hg²⁺检测方法。试验首先采用循环伏安法进行Hg²⁺电沉积，与沉积前金电极基底相比较，得出沉积后金电极基底在Hg Ⅰ 435.835 nm存在明显发射信号，并且沉积后纳米金颗粒表面亮度提升、黄度下降，结果表明电化学沉积可以通过在金电极表面形成金汞齐完成汞离子液固转换。其次探究了溶剂pH和沉积电压对沉积效果的影响，得出最优的沉积参数为pH 7.0，电压为-400 mV。最终获取样品LIBS谱线并进行惠特克基线校正和PLS模型构建，得出当Lambda=1.0，p=0.01时，基线校正效果明显，所构建PLS模型预测集RMSEP和MRAEP分别为5.24 mg·kg^-1和4.86%，表明EC-LIBS技术结合该标准模型可以用于土壤中Hg²⁺精准检测。
		2025 Vol. 45 (04): 980-985 [摘要] ( 22 ) RICH HTML PDF (10450 KB) ( 15 )

	986	基于光谱分析的宋代建窑油滴釉组成特征与呈色研究
		江财水¹，吴军明^1*，周健儿¹，包启富¹，刘昆²，郑乃章¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-0986-08
		黑釉瓷在中国陶瓷史上占据重要地位，宋代建窑油滴釉瓷以其独特的釉色与斑纹备受推崇。为揭示油滴釉的组成特征及其呈色不同的内在原因，采用能量色散X射线荧光光谱仪（EDXRF）、色差计、扫描电子显微镜及其能谱仪（SEM-EDS）、显微聚焦拉曼光谱仪（Raman）、X射线光电子能谱仪（XPS）等测试手段对不同呈色油滴釉的组成、显微结构及烧制工艺进行分析。结果表明，宋代建窑油滴釉的硅铝比在6.77～11.15之间，与其他类型建盏瓷釉化学组成不同，油滴釉呈“高硅、高钾、低钙、低铁、低钛”的特征，暗示其配方独特。晶斑内外的元素分布存在明显差异，晶斑内富集的钙、铁、钛和磷等元素对晶斑的形成具有重要作用。不同呈色的油滴釉的化学组成未见明显区别，表明化学组成并非决定其呈色的主导因素，通过瓷釉中铁离子价态和胎色分析推断烧制气氛是影响析出晶体种类和尺寸的关键要素之一。当Fe²⁺/Fe³⁺比值较大时，胎色偏黑，以还原气氛为主，银白色晶斑是由聚集的ε-Fe₂O₃纳米晶或α-Fe₂O₃晶体薄膜对光产生强反射效应；当Fe²⁺/Fe³⁺比值较小时，胎色偏红，以氧化气氛为主，棕黄色和红棕色晶斑分别主要来源于5~10 μm雪花状ε-Fe₂O₃和α-Fe₂O₃晶体的化学色。化学色与结构色的耦合效应能调控呈色，黄绿泛蓝色晶斑则主要是由100~200 nm的ε-Fe₂O₃晶粒瑞利散射与化学色耦合产生，而银白泛红棕色则是由α-Fe₂O₃晶体薄膜对光产生的全反射与化学色的结果。该研究阐明了宋代建窑油滴釉的组成和结构特征，揭示了其多样化呈色机制，为深入挖掘建窑黑釉瓷的科技内涵提供了重要依据，对铁系析晶釉的创新与开发具有参考价值。
		2025 Vol. 45 (04): 986-993 [摘要] ( 19 ) RICH HTML PDF (46522 KB) ( 17 )

	994	基于WOA-WNN-LSTM算法的红外CO痕量气体压力补偿与时序浓度分析
		田富超^{1, 2, 3}，张海龙^{1, 2, 3}，苏嘉豪^{1, 2, 3*}，梁运涛^{1, 2, 3}，王琳^{1, 2, 3}，王泽文^{1, 2, 3}
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-0994-14
		红外光谱分析是工业环境气体定量分析的重要手段，当前红外气体检测仪的测量精度受环境压力变化影响较大，导致检测数据在不同压力条件下偏离实际气体浓度。为提高红外气体传感器的精度，选择了鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm, WOA)和小波神经网络(wavelet neural network, WNN)相结合的压力补偿算法，并结合长短期记忆法(long short-term memory, LSTM)对补偿后的数据进行预测。通过搭建工业环境气体压力补偿实验平台，使用高精度配气仪配置100~900 ppm标准CO气体，在80~120 kPa范围内进行数百组重复实验，发现CO气体传感器在负压条件下测量值小于标气浓度，正压条件下测量值大于标气浓度，并随压力变化呈线性关系，绝对误差最高为86 ppm。将传感器数据使用小波神经网络进行误差降低，初步补偿后的CO误差降至26 ppm，但由于参数可移植性较差，个别数据误差较大。进一步使用鲸鱼优化算法优化小波神经网络的参数后，补偿效果显著提升，传感器测量值与真值之差保持在0.004%以内且数据稳定。最终结合LSTM进行气体浓度预测，预测值与实际值之间的均方根误差(RMSE)均小于0.1，平均绝对误差（MAE）均小于0.020，实验结果表明，WOA-WNN-LSTM算法能够有效提高红外气体传感器的测量精度，成功消除环境压力对测量结果的影响，为工业环境气体检测提供了更为可靠和精准的解决方案。
		2025 Vol. 45 (04): 994-1007 [摘要] ( 16 ) RICH HTML PDF (27558 KB) ( 11 )

	1008	基于加权KNN的高通量红外光谱法溯源分析青霉素G酰基转移酶菌属分类
		王琰，张培培，赵瑜^*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-1008-07
		β-内酰胺类抗生素是临床中一类重要的抗感染治疗药物，青霉素G酰基转移酶（PGA）是新型酶法工艺生产β-内酰胺类抗生素的关键技术，不同菌属来源的PGA具有不同的蛋白序列、热稳定性及立体选择性，这些性质会产生不同催化反应活性，对抗生素合成和生产至关重要。红外光谱可对蛋白类物质进行结构表征，基于蛋白质组学的质谱法可从肽段水平对不同蛋白类物质进行鉴定，由于其复杂精密性使得操作更为简便的红外光谱法为PGA蛋白快速鉴定提供了一种有力分析工具。本研究采用超滤法和干燥制膜方法对PGA样本进行前处理，达到纯化PGA原液、去除基质干扰目的，同时又能克服溶液浓度低、信号弱的难题增强红外信号响应。建立高通量红外光谱法对11批不同菌属来源的PGA进行分析，结果显示不同菌属PGA红外光谱特征区（1 700~1 500 cm^-1）存在相同蛋白经典酰胺红外吸收峰，同时在指纹区1 200~750 cm^-1范围内呈现多个差异化红外吸收峰。选择指纹区差异化吸收峰谱带（830~795、1 027~1 020、1 085~1 080 cm^-1）、采用加权K最邻近（KNN）分类算法优化建立PGA溯源模型，结合蛋白质组学质谱法结果对不同PGA进行菌属来源分类分析。结果显示11批PGA分为两类，第I类结果包括PGA 1、PGA 3、PGA 7、PGA 8，为大肠杆菌来源，第Ⅱ类结果包括PGA 2、PGA 4~6和PGA 9~11，为无色杆菌来源。PGA溯源模型分类结果与蛋白质组学分析结果一致，验证了溯源分类模型的适用性和可行性；采用该溯源分类模型对3批未知菌属PGA蛋白进行考察，验证模型的准确性；最后通过对不同天时间的考察，进一步验证模型的耐用性。研究结果表明，加权KNN高通量红外光谱法可实现对不同菌属来源的PGA快速溯源分类，方法简便、准确耐用，为β-内酰胺类半合成抗生素酶法工艺中催化酶的结构表征和快速分析提供了一种新的检测工具。
		2025 Vol. 45 (04): 1008-1014 [摘要] ( 24 ) RICH HTML PDF (7853 KB) ( 13 )

	1015	基于近红外光谱和多变量数据处理的鸡蛋蛋黄颜色无损判别研究
		温裕宽¹，董桂梅¹，李留安²，于晓雪²，于亚萍^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-1015-07
		蛋黄颜色是鸡蛋品质的重要指标，消费者更喜欢购买蛋黄颜色较深的鸡蛋。通常将鸡蛋打开，通过罗氏比色扇对蛋黄颜色进行判别，无损判别蛋黄颜色的研究具有重要意义。针对不同颜色蛋壳的鸡蛋，进行蛋黄颜色无损判别方法研究，通过近红外光谱数据采集，采用化学计量法建立定性分类预测模型，对影响蛋黄颜色成分进行分析，找到谱图吸收峰对应官能团。采集了90个粉壳蛋和89个白壳蛋的近红外光谱数据，罗氏比色扇记录的蛋黄颜色用于建立定性分类模型目标颜色，将样本按2∶1分为校正集和预测集，分别对单种颜色蛋壳样本和混合颜色蛋壳样本建立了预测模型。采用线性（偏最小二乘法判别PLS-DA、线性判别分析LDA）和非线性(卷积神经网络CNN、极限学习机ELM)的方法建立了分类模型，运用多种预处理方法，采用CARS特征波长筛选方法对光谱数据筛选了176个波长点。不同颜色蛋壳混合样本采用CARS波长筛选法、MSC和二阶导数的预处理方法，建立的偏最小二乘法分类模型准确率最高达91.67%，LDA达到98.11%。对粉壳蛋单独进行建模时，建立的偏最小二乘分类模型测试集准确率达到100%。对白壳蛋单独进行建模时，建立的偏最小二乘分类模型准确率达到了96.67%，而LDA模型准确率则达到了100%。结果表明，线性分析方法更加能表征鸡蛋光谱数据蛋黄颜色的特征，适合蛋黄颜色无损检测。该方法不仅能满足消费者的需求，而且蛋黄颜色判别结果对养殖场饲料喂养及调控起指导作用。
		2025 Vol. 45 (04): 1015-1021 [摘要] ( 23 ) RICH HTML PDF (5136 KB) ( 21 )

	1022	结合主导因素和多层感知机提高LIBS定量化性能
		崔佳诚¹，宋惟然¹，姚蔚利²，姬建训¹，侯宗余^{1, 3}，王哲^{1, 3*}
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-1022-06
		激光诱导击穿光谱（LIBS）是一种快速崛起的原子光谱分析技术，在煤质分析等领域有广阔的应用前景。近年来，各种机器学习方法已经被用于提高LIBS煤质分析的定量分析能力，并取得了不错的效果。然而这些方法忽视了LIBS的物理机制，因而模型的鲁棒性、适用范围和可解释性受限。为了提高LIBS定量的准确度和可靠性，提出了一种基于主导因素方法（DF）结合多层感知机（MLP）人工神经网络的回归方法，称为DF-MLP。其中，主导因素模型是利用光谱领域知识提取特征变量、并基于物理规律建立的线性回归模型；MLP则是在此基础上，用机器学习方法修正主导因素模型的残差。DF-MLP首次将主导因素方法与多层感知机神经网络结合起来，可以在不降低模型复杂度的前提下充分利用光谱领域知识，提高模型的可解释性，从而改善鲁棒性和适用范围。实验中将DF-MLP与常规MLP、主导因素偏最小二乘（DF-PLSR）、主导因素支持向量机（DF-SVR）对比，在煤质分析的固定碳含量、灰分、挥发分三个任务上均取得了最优结果。均方根误差（RMSEP）相比于常规MLP分别降低了13.21%、14.54%和21.77%，比DF-SVR分别降低了14.75%，23.13%和5.99%。实验结果表明，将领域知识与神经网络方法结合是提高LIBS定量化性能的可行方式。
		2025 Vol. 45 (04): 1022-1027 [摘要] ( 22 ) RICH HTML PDF (3059 KB) ( 16 )

	1028	恭王府葆光室彩画颜料成分分析
		章文杰¹，高珊²，曹振伟³，韩向娜^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-1028-08
		恭王府是保存相对完整、开放面积最大的清代王府，其府邸区域曾先后作为固伦和孝公主府（和珅宅）、庆王府、恭王府使用。葆光室在恭王府时期是恭亲王的私人会客厅，档案记载其现存彩画多为清中期。目前对于恭王府彩画的研究多在于其形制、美学风格等，尚未开展对其制作工艺及材料的科学分析。利用超景深显微镜、偏光显微镜、激光拉曼光谱仪和扫描电子显微镜及能谱仪，对取自恭王府葆光室的彩画颜料进行分析鉴定。结果表明，葆光室彩画青色颜料有石青、靛蓝、普鲁士蓝、青金石、人造群青和Smalt，绿色颜料为碱式氯化铜，红色系颜料有银朱、铅丹和铁红，黄色颜料为雌黄，白色颜料有白垩、铅白和高岭土，黑色颜料为碳黑。此外，葆光室彩画中还发现了较普遍的多层彩画和颜料混用情况。葆光室彩画颜料应用年代多集中于清中期，说明多数现存彩画较大可能为清中期遗存，与档案记载的彩画绘制时期相符。该研究系首次对恭王府彩画制作工艺及材料进行科学分析，取得的初步研究成果丰富了清代官式建筑彩画颜料的应用情况，以期为后续彩画研究和保护工作提供参考。
		2025 Vol. 45 (04): 1028-1035 [摘要] ( 20 ) RICH HTML PDF (60522 KB) ( 12 )

	1036	基于高光谱图像处理的陕西西安白杨寨晚唐墓M1373壁画颜料层研究
		严静^{1, 2}, 唐兴佳^{3, 4*}, 贺章^{1, 2}, 王曾^{1, 2}, 陈爱东^{1, 2}, 张朋昌⁵, 董文强^{3, 4}, 高婧威^{3, 4}
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-1036-09
		2022年11月出土于陕西西安白杨寨晚唐墓M1373是一项保存较好的晚唐墓葬遗产，其多彩多姿的墓葬壁画对于研究晚唐时期的祭祀、礼仪、音乐、服饰、艺术等具有重要意义，特别是为研究唐宋之际的壁画风格题材转变提供了直接材料。然而，由于年代久远，该壁画颜料层依旧出现了许多典型病害，如颜料脱落、起甲、泥水污染等，加之后续揭取会给壁画颜料层带来人为干预，这会使得壁画信息受到一定影响。为此，利用高光谱成像技术在壁画揭取之前进行一体化图谱信息获取，而后采用光谱分析与高光谱图像处理技术对壁画表面颜料层进行分析，并以乐舞图为例，研究该壁画绘制的颜料与工艺。实验结果表明：该壁画红色、黄色、绿色等颜料采用了传统的赭石、土黄/石黄、石绿等矿物颜料，且在绘制地毯花卉时，红色颜料和绿色颜料被大量稀释使用，而黄色颜料使用并不明显；壁画绘制时用墨色或硬笔起底稿，用红线勾勒，底稿线与表层勾勒线大多存在偏移，且有些区域勾勒线与底稿线偏移较严重，说明起稿和定稿之间有一定的改动；同时，部分区域底稿线较为明显，部分区域则不太清晰，通过高光谱图像处理方法，发现了隐藏于颜料层表面或勾线之下的起稿线；该壁画主要采用了分布式非重叠二维直视的画面布局方式，空间立体感稍差，但对于乐手手指和乐笛交汇的多个位置，有的出现了前景与背景图案非重叠的二维直视绘制方式，有的出现了少量前景与背景图案重叠的二维透视绘制方式，说明该壁画在绘制前和绘制时进行较好的布局设计，且未出现明显的涂改。此外，还发现该壁画存在一些隐藏的污水污染病害。上述研究为该壁画的现场保护方案制定和后续研究与保护修复等提供了数据资料、研究方法和初步结论支撑。
		2025 Vol. 45 (04): 1036-1044 [摘要] ( 17 ) RICH HTML PDF (71301 KB) ( 12 )

	1045	基于GEE云平台的小江流域泥石流迹地空间分布制图
		宗慧琳^{1, 2}, 袁希平^{2, 3}, 甘淑^{1, 2*}, 杨明龙¹, 吕杰¹, 张晓伦¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-1045-16
		快速、准确、详尽调研泥石流孕灾区域的分布信息能够帮助了解、深刻认识泥石流分布范围、分布规律及成因，并进一步根据具体情况找到科学的监测、预测、预防和治理的技术手段，从而减少泥石流灾害带来的问题与损失。为寻求高效、高精度的泥石流空间分布提取方法，以云南省小江流域作为研究区，利用谷歌地球引擎(Google Earth Engine，GEE)平台和随机森林算法，有效地提取了泥石流迹地的空间分布。首先利用2022年Sentinel-2影像及地形数据构建4类特征变量(光谱特征、指数特征、地形特征、纹理特征)作为特征集合，接着将随机森林特征变量重要性评分和J-M距离结合进行特征优选研究与分析，探讨了各个特征变量对泥石流迹地提取的重要性；最后设置不同特征组合形成6种不同的提取方案，对比分析6种试验方案提取泥石流迹地的精度，确定最优方案以提高识别精度。研究表明：(1)无论是否进行特征优选，加入地形特征变量的泥石流迹地提取精度均优于仅使用光学影像数据的精度，可见地形数据有利于泥石流迹地信息提取；(2)不同类型的特征变量对分类精度的影响不同，特征重要性评分由高到低的特征类型为地形特征、指数特征、纹理特征、光谱特征；(3)基于Sentinel-2光学影像和地形数据的多源数据构建多维特征变量并进行特征优选的试验方案6，提取到的2022年云南省小江流域泥石流迹地空间分布图最优，总体精度为94.95%，Kappa系数为0.94，泥石流迹地的制图精度为91.01%，用户精度为95.29%，该方案不仅提高了分类精度还有效降低了数据冗余。利用Google Earth Engine平台，光学遥感影像和地形数据相结合的多源数据以及随机森林算法，能够快速、准确、高效地制作较大范围地物覆盖复杂地区的泥石流迹地空间分布图，具有较大的应用潜力。
		2025 Vol. 45 (04): 1045-1060 [摘要] ( 26 ) RICH HTML PDF (55979 KB) ( 13 )

	1061	基于光谱特征的拉萨市人造地表遥感提取研究
		王金枝¹，周广胜^2*，吕晓敏²，任鸿瑞¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-1061-10
		青藏高原在全球生态系统中占重要地位；拉萨市作为其核心城市，在研究平衡城市发展水平与生态系统服务能力方面具有代表意义。该研究在谷歌地球引擎(GEE)云平台，使用Sentinel-2、VIIRS、SRTM遥感影像数据，基于光谱结合地形、纹理等特征信息，分别通过基于像元(PB)与面向对象(OO)分类方法对拉萨市人造地表覆盖进行提取。使用基于像元/面向对象，是否加入纹理特征，随机森林(RF)/支持向量机(SVM)分类器三组对比方法各部分表现效果。结果表明：基于相同光谱特征，在OO方法中不使用纹理特征参与RF分类器分类(OO_RF)，可获得最佳的提取结果，其总体精度(OA)为98.03%，Kappa系数(KC)为0.9520，用户精度(UA)为94.44%，生产者精度(PA)为98.84%。纹理特征在人造地表提取中作用效果较弱，仅在基于像素方法中有微弱提升，使用RF分类器(PB_RF)时OA提升0.51%；使用SVM分类器(PB_SVM)时OA提升0.68%。RF分类器在本研究中表现最佳，能够避免高估，更准确地识别城市内部非人造地表覆盖。本研究提供了提取生态城市人造地表覆盖信息的方法及参数，为进一步进行动态监测及分析提供了数据，具有实际应用意义。
		2025 Vol. 45 (04): 1061-1070 [摘要] ( 21 ) RICH HTML PDF (22400 KB) ( 11 )

	1071	自适应全变差和低秩约束的高光谱图像稀疏解混
		徐晨光^1,2，郭禹¹，李峰¹，刘翼¹，李艳¹，邓承志^1，刘燕德^2
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-1071-11
		高光谱稀疏解混是利用一个含有丰富的端元光谱信息的光谱库作为先验，并对高光谱数据进行分解，得到与光谱库中各端元光谱对应的丰度的图像处理技术。然而目前大多数稀疏解混方法，在高噪声条件下的解混效果不佳，且很多去噪解混算法只是片面的利用了高光谱的某些特性，并没有对高光谱特性进行全面考虑，从而影响了解混算法的精度。为了解决这一问题，创新地提出了一种基于自适应全变差和低秩约束的高光谱图像稀疏解混方法。首先对稀疏解混算法进行了详细的介绍，接着对自适应全变差和低秩约束的高光谱图像稀疏解混算法进行建模，提出自适应全变差和低秩约束的高光谱图像稀疏解混算法。该算法把高光谱数据的低秩特性和自适应TV空间特性进行了融合，在保持丰度的低秩性和稀疏性的同时，自适应调整丰度矩阵在不同结构下全变差正则化的水平差和垂直差比例，达到更好的去噪效果。然后，使用ADMM算法对新的模型进行求解。最后，利用SUnSAL-TV，ADSpLRU，S²WSU，SU-ATV等几种比较经典的算法与本算法比较，通过两组模拟数据和一组真实数据来实验验证算法的好坏。两组模拟数据分别是在背景单一的DC1和背景复杂的DC2中各自加入10、15和20 dB三种高斯噪声得到的数据。模拟数据实验通过利用不同算法对这两组数据解混，对解混结果的信号与重建误差比、丰度重构正确率和稀疏度三个数值来比较，并对几种算法解混后的丰度图像、丰度图像与真实图像的差值图等信息进行观察对比，从而分析几种算法的好坏。真实数据实验是利用了内华达州的Cuprite矿区高光谱真实数据对解混结果进行分析对比，进一步用真实数据验证本算法的优势。实验结果表明：本方法相对于较为流行的几种解混方法具有更好的鲁棒性和解混效果，在SRE方面提高了11.4%～310.2%，拥有更出色的性能。
		2025 Vol. 45 (04): 1071-1081 [摘要] ( 16 ) RICH HTML PDF (25123 KB) ( 13 )

	1082	大气甲烷超光谱探测敏感性研究
		叶松^{1, 3}，马丽^{1, 3}，熊伟^{2, 4}，李大成^{2, 4}，吴军^{2, 4}，罗海燕^{2, 4}，李树^{1, 3*}，王新强^{1, 3}，王方原^{1, 3}
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-1082-06
		甲烷是大气中含量增长较快的气体，随着人类工业排放和畜牧业的发展，甲烷气体排放日益增加，且对全球变暖的影响值是二氧化碳的数倍，因此对甲烷的精准检测是应对环境问题的重点与热点。利用SCIATRAN辐射传输模型仿真高分辨率光谱的辐射传输过程，通过控制单一变量改变不同的观测几何和地表参数及气溶胶参数，仿真近地面不同条件的探测环境对甲烷在1.6 μm波段的辐亮度光谱变化情况，分析甲烷探测过程中的敏感性参数，研究针对甲烷光谱探测过程中高灵敏度参数和低灵敏度参数进行敏感性结果分析。研究结果表明：太阳天顶角对甲烷辐亮度的影响较为显著，天顶角变化的影响比例高达83%。观测高度在近地面的变化对于甲烷辐亮度光谱的影响最小可忽略不计。气溶胶类型对甲烷辐亮度光谱的影响较小，其中农村型气溶胶和无气溶胶条件下的甲烷辐亮度光谱差距较小；气溶胶光学厚度对甲烷辐亮度光谱的影响成规律性，光学厚度数值增加时，甲烷辐亮度数值随之减小。地表参数对甲烷辐亮度光谱的影响最大，其中不同地表植被覆盖类型之间甲烷辐亮度差值达到66%。不同地表反照率下的甲烷辐亮度也呈规律性变化，地表反照率数值越高，甲烷辐亮度光谱数值越大。研究还通过仿真数据与实测数据之间的对比，验证了SCIATRAN模型对于仿真甲烷光谱的可行性与准确性，为甲烷光谱的反演提供了敏感性数据分析。
		2025 Vol. 45 (04): 1082-1087 [摘要] ( 18 ) RICH HTML PDF (4952 KB) ( 15 )

	1088	增强型光电耦合与多阳极光电倍增管探测器在生物气溶胶荧光光谱激光雷达中的应用
		饶志敏^1，2，李一成^1，2，毛建东^1，2*，赵虎^1，2，李一秀^1，2，周春艳^1，2，巩鑫^1，2
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-1088-08
		生物气溶胶会在人员或动植物机体内繁殖并引起大规模疾病，因此，研究生物气溶胶远程预警和实时检测技术具有重要研究意义。基于紫外激光诱导生物荧光光谱技术，阐述增强型光电耦合探测器（ICCD）和多阳极光电倍增管探测器（MAPMT）在荧光光谱激光雷达遥测生物气溶胶中的应用，通过数值模拟方式研究了ICCD和MAPMT探测器构成的荧光光谱激光雷达测量生物气溶胶的系统信噪比、浓度分辨率和相对偏差。结果显示在白天、黄昏以及夜晚，激光工作脉冲为600时：（1）系统信噪比大于10的条件下，生物气溶胶浓度为10⁸ bacteria·L^-1时，ICCD探测器构成的荧光光谱激光雷达系统探测距离分别为1.1、3.3和3.4 km；MAPMT探测器构成的荧光光谱激光雷达系统探测距离分别为1.3、8.5和11.2 km。（2）1.0 km范围内，ICCD探测器可实现的最小检测浓度为3 081 210、120 223和66 768 bacteria·L^-1；MAPMT探测器可实现的最小检测浓度为1 950 637、71 146和37 723 bacteria·L^-1。（3）探测误差小于10%和1%的情况下，ICCD和MAPMT探测器构成的荧光光谱激光雷达测量生物气溶胶浓度的相对偏差分别为33.9%、37.8%、40.2%和37.2%、42.5%、46.5%。研究结果表明，利用MAPMT探测器构成的荧光光谱激光雷达探测性能优于ICCD探测器。
		2025 Vol. 45 (04): 1088-1095 [摘要] ( 17 ) RICH HTML PDF (4354 KB) ( 12 )

	1096	硼镁石拉曼光谱的初步研究
		隋欣浩^{1, 2}，赵旭炜^{1, 2}，暴新建^{1, 2}，何明跃³，刘曦^{1, 2*}
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-1096-07
		硼镁石是一种含水的硼酸盐矿物，其拉曼光谱报道目前还十分有限。对来自中国吉林省集安县的蛇纹石化集安岩中的硼镁石进行了拉曼光谱研究。显微观察显示该硼镁石与蛇纹石族矿物、镁橄榄石、水镁石等矿物一起产出，或以直径达几十微米的纤维状/细板状晶体出现，或以纳米级晶体形式与少量纳米级水镁石形成集合体。EDS分析显示其成分接近理想分子式MgBO₂(OH)。与前人的报道结果相似，该研究在100~1 600 cm¹范围内观察到了约28个拉曼峰，其中~832 cm^-1拉曼峰最强。在3 000~4 000 cm^-1的范围内，本研究观察到~3 058及3 553 cm^-1两个尖锐强峰和~3 562 cm^-1弱肩峰，其中~3 058 cm^-1拉曼峰为首次观察到，它们应都由O—H伸缩振动引起。结合前人文献中的单晶XRD数据及红外光谱数据，研究推测~3 058及3 553 cm^-1处的强拉曼峰可能分别与硼镁石中的羟基O(4)—H 和O(6)—H有关。~3 562 cm^-1处的弱肩峰起源还不明确，需要进一步的研究。
		2025 Vol. 45 (04): 1096-1102 [摘要] ( 24 ) RICH HTML PDF (15828 KB) ( 16 )

	1103	福建明溪“类达碧兹”蓝宝石的荧光光谱学特征
		侯超馨，瞿新月，夏苏琴，韩浩昌，王雨龙，张浩，赖潇静^*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-1103-06
		福建明溪为我国重要的蓝宝石产地之一，对该产地蓝宝石的宝石学研究仍十分匮乏，此外，对蓝色蓝宝石的荧光光谱特征研究也鲜有报道。以一批福建明溪具有“达碧兹”现象的蓝宝石为样品，利用常规宝石学仪器、激光剥蚀等离子质谱仪、拉曼光谱仪、荧光光谱仪等研究其宝石学及荧光光谱学特征。化学成分测试与拉曼光谱测试均显示“达碧兹”的核心、臂与主体部分的组成成分均为刚玉，应属于“类达碧兹”系列。此种“类达碧兹”蓝宝石Fe、Ti等致色元素含量在各区域并没有明显差别，说明其“类达碧兹”现象与致色元素的分布无明显关系。微量元素及其比值结果表明样品呈现玄武岩型蓝宝石地球化学特征，但福建明溪玄武岩型蓝宝石Cr元素含量普遍＞40 ppmw，较其他玄武岩型蓝宝石更多。拉曼光谱仪、荧光光谱仪均检测到位于694 nm及其附近的数个由Cr引起的荧光峰。三维荧光光谱测试显示Cr荧光峰的最佳激发波长为410和560 nm，“类达碧兹”蓝宝石的臂的荧光强度比核心与主体部分更强，推测可能是臂的Fe元素较少导致的。Cr的荧光峰在玄武岩型蓝宝石中少有报道，福建明溪蓝宝石中Cr荧光峰的出现，可能与其相较于其他产地的玄武岩型蓝宝石有较高的Cr元素有关，结合前人研究可以利用是否观察到Cr的荧光峰与老挝玄武岩型蓝宝石相区分，但不能作为区分玄武岩型与变质岩型蓝宝石的依据。研究表明福建明溪具有“类达碧兹”型蓝宝石，在此种蓝宝石中发现的荧光光谱学特征研究丰富了福建明溪玄武岩型蓝宝石的谱学依据，也为产地判别研究提供了新视角。
		2025 Vol. 45 (04): 1103-1108 [摘要] ( 22 ) RICH HTML PDF (6866 KB) ( 8 )

	1109	云南油胆水晶的谱学特征
		张润楚¹，陈刘润玄²，曲直³，沈洪涛⁴，刘云贵^{1, 5, 6, 7*}
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-1109-07
		油胆水晶在自然界产出稀少，主要产于巴基斯坦、马达加斯加和巴西等地，它因内部含有特征的液态有机包裹体深受国际矿物晶体收藏市场以及相关研究者的青睐。采用激光拉曼光谱、气相色谱-质谱和光致发光光谱等分析方法，对近期在我国云南昆明发现的油胆水晶开展谱学特征研究。结果表明，云南昆明油胆水晶中主要有褐黄色液相包裹体和黑色固相包裹体，长波紫外光下黑色固相包裹体显示黄色荧光，褐黄色液相包裹体显示蓝白色荧光。拉曼光谱测试显示黑色固相包裹体的主要成分为沥青，出现1 343、1 606、2 954和3 214 cm^-1的典型拉曼位移峰；气相色谱-质谱分析表明，褐黄色液相包裹体中含有C₉H₂₀、C₁₀H₂₂、C₁₂H₂₆和C₁₃H₂₈四种烷烃；光致发光光谱测试显示固相沥青主要出现512 nm的光致发光峰，褐黄色液相包裹体主要显示418、441、471和505 nm的光致发光峰。基于包裹体的分析研究推测该油胆水晶属于低温环境下形成的碳酸盐岩型热液水晶矿床。获得的成分和谱学特征对于研究昆明油胆水晶的成矿地质环境以及该区域的油气资源勘探有重要指示意义。
		2025 Vol. 45 (04): 1109-1115 [摘要] ( 20 ) RICH HTML PDF (15269 KB) ( 10 )

	1116	基于LIF海水表层CDOM荧光特性仿真和实验研究
		谢贝贝^{1, 2}，王英杰¹，高旺¹，马凯杰¹，孔德明³
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-1116-07
		有色可溶性有机物（CDOM）作为全球碳循环和气候变化的关键物质，其荧光特性的研究对于海洋环境监测具有重要意义。激光诱导荧光（LIF）技术作为一种主动式的遥感光学探测手段，为CDOM的研究提供了有效工具。旨在通过仿真与实验相结合的方式，研究CDOM的荧光特性，为LIF探测海水表层CDOM提供理论基础。首先使用蒙特卡罗方法模拟海水表层CDOM的荧光辐射过程，对不同浓度CDOM、不同入射光天顶角、不同荧光接收角条件下CDOM的荧光仿真结果进行分析；然后通过实验搭建的LIF系统，探测以富里酸和腐殖酸为特征提取物配置的CDOM溶液，获得不同CDOM浓度、不同系统探测参量以及不同环境因素包括温度、pH值和盐度的荧光光谱，分析荧光光谱特征，并使用单因素变化分析与多因素响应曲面分析结合的方式研究环境因素对CDOM荧光光谱的影响。仿真和实验结果表明CDOM荧光与激发光的入射天顶角成负相关，出射角度在0°～60°范围内的CDOM荧光强度较大，可为LIF实际探测CDOM时激发光的入射角度和接收角度的选择提供参考；随着CDOM浓度升高，荧光强度不断增加，到达一定浓度后，荧光强度随着浓度增加而减少；通过单因素变化分析研究了温度、pH和盐度等环境因素对于CDOM的影响，结果表明随着温度上升，CDOM的荧光强度逐渐降低，当海水环境处于强碱状态下，CDOM的荧光光谱发生较大变化，在盐度对于CDOM的影响中，盐度对于富里酸的影响比对腐殖酸的影响大；然后使用响应曲面法分析多种因素共同作用下对于CDOM荧光特性的影响，根据观察CDOM荧光峰响应曲面的陡峭程度可以发现：各影响因素对于CDOM荧光强度的影响程度大小依次为pH、温度、盐度，这些结果说明利用LIF探测CDOM时需要考虑环境因素带来的影响。
		2025 Vol. 45 (04): 1116-1122 [摘要] ( 17 ) RICH HTML PDF (8037 KB) ( 9 )

	1123	黄曲霉毒素B1荧光/LSPR双信号适配体传感器的构建及应用
		朱明明¹, 胡建东^{2, 3}, 张守杰¹, 李光辉², 张燕燕^{2, 3*}
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-1123-06
		食源性感染可能会引起新疾病产生和原有传染病再次出现，是发达国家和发展中国家疾病和死亡的主要原因之一，严重影响人类的公共卫生安全。黄曲霉毒素B1(Aflatoxin B1, AFB1)是食源性霉菌毒素中毒性最大的一种，它可能通过受污染的谷类食品对人体和动物健康造成严重危害。AFB1在食品中的普遍污染，加之人们对食品安全的日益重视，决定AFB1快速准确的检测方法发展具有越来越重要的意义。光学生物传感器将生物特异性识别元件和生物材料组合起来，将生物反应转化为可测量的信号，由于检测快速、灵敏度高、前处理简单等优点，光学生物传感器在生物检测传感领域有着广阔应用前景。本文利用金纳米球粒子(AuNPs)的局域表面等离子共振（LSPR）特性和荧光抑制性，构建以适配体(Aptamer, Apt)保护的金纳米粒子为信号探针的LSPR/荧光双信号输出适配体传感器，用于AFB1的定量检测。Apt保护的AuNPs在荧光分子罗丹明异硫氰酸酯（RBITC）存在的情况下分散良好，金纳米粒子的LSPR性能稳定，且RBITC荧光强度明显；由于AFB1与Apt之间的特异性，在目标物AFB1竞争作用下，AuNPs失去Apt保护，迅速被阳离子溶液RBITC分子吸附，造成金纳米粒子团聚，溶液颜色和LSPR性能发生改变，且RBITC分子的荧光基团在金纳米粒子作用下发生荧光猝灭；随后，在铁氰化钾(K₃[Fe(CN)₆])和碘化钾(KI)组成的刻蚀剂溶液作用下，金纳米粒子被氧化刻蚀消失，RBITC分子从金纳米粒子上脱落，荧光性能得到恢复，由此建立AFB1浓度与AuNPs的LSPR性能改变前后吸光度比值及RBITC分子荧光强度之间的定量关系。构建的双信号输出适配体传感器能够在0.000 1~1 ng·mL^-1浓度范围内实现AFB1的定量检测，在真实样品检测中，LSPR实验回收率可达95.6%~105%，荧光光谱检测回收率为92.3%~118%。本文将纳米技术、生物技术、适配体技术、霉菌毒素检测技术结合起来构建的基于LSPR/荧光双信号适配体传感器是一种很有潜力且有望用于AFB1现场快速检测的技术。
		2025 Vol. 45 (04): 1123-1128 [摘要] ( 20 ) RICH HTML PDF (6441 KB) ( 8 )

	1129	不同种皮颜色花生蛋白质及其组分含量近红外检测模型的构建
		尚艳侠，侯名语^，崔顺立，刘盈茹，刘立峰，李秀坤^
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-1129-08
		花生籽仁中蛋白质及其组分含量是重要的品质性状，探索无损、高效的含量检测方法是花生育种及生产的重要研究方向。根据样品外观颜色分别构建近红外模型有利于提高检测的准确性。利用市场常见的黑色、红色、粉色共282个花生种质，采用考马斯亮蓝法（Bradford）检测蛋白含量，与近红外光谱值拟合，采用偏最小二乘回归（PLSR）法构建近红外预测模型。共构建黑色种皮粗蛋白、黑色种皮清蛋白、黑色种皮球蛋白、黑色种皮伴球蛋白、红色种皮粗蛋白、红色种皮清蛋白、红色种皮球蛋白、红色种皮伴球蛋白、粉色种皮清蛋白、粉色种皮球蛋白、粉色种皮伴球蛋白等共11个近红外预测模型，光谱值预处理方法为多种复合处理法，黑色种皮粗蛋白、黑色种皮清蛋白、黑色种皮球蛋白、黑色种皮伴球蛋白模型的最佳预处理方法分别为Baseline+Detrend、Detrend+MSC、2^nd-der+Detrend+1^st-der、Baseline+SNV，红色种皮粗蛋白、红色种皮清蛋白、红色种皮球蛋白、红色种皮伴球蛋白模型的最佳预处理方法分别为Baseline+SNV、Baseline+SNV+ MSC、SNV+MSC+Baseline、SNV+MSC+Baseline，粉色种皮清蛋白、粉色种皮球蛋白、粉色种皮伴球蛋白模型的最佳预处理方法分别为2^nd-der+1^st-der、2^nd-der+Detrend+1^st-der、2^nd-der+Baseline+1^st-der，所建模型的相关系数R_c为0.825～0.925，均方根误差RMSEC为0.110～1.383。对所建模型进行外部验证，11个模型的外部验证集相关系数R_p在0.822～0.971之间，均方根误差RMSEP在0.102～0.954之间。将不同种皮颜色花生利用其他颜色模型检测并与其化学值进行拟合，相关系数在0.002～0.877范围内，标准误差在0.257～9.464范围内，相关系数均低于外部验证集相关系数，最佳检测模型为对应种皮颜色的模型。构建的不同种皮颜色的花生蛋白及其组分含量的模型，可快速无损的检测其含量，为花生蛋白加工原料的选择和花生专用型种质的选育提供了依据。
		2025 Vol. 45 (04): 1129-1136 [摘要] ( 21 ) RICH HTML PDF (9953 KB) ( 15 )

	1137	黏土型锂矿中锂的赋存形态与分布规律研究
		厉岩^{1, 2}，胡文斌^{1, 2}，王晨晔^{1, 2*}，李会泉^{1, 2}，孙振华^{1, 2}
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-1137-06
		黏土型锂矿作为重要的战略锂资源，因其广泛分布、丰富储量和易于开采而备受关注。锂在矿石中的赋存形式和分布规律尚不明确，阻碍了传统火法或湿法工艺的大规模提锂。通过逐级化学提取，结合矿物解离分析（MLA）、X射线衍射（XRD）、电感耦合等离子发射光谱（ICP-OES）、扫描电子显微镜（SEM）和飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）等，对云南某地区黏土型锂矿的锂分布规律和结合状态进行了详细分析。研究结果显示，矿石表面呈现颗粒状和片状结构，伴有微小的凹凸颗粒，结合XRD和MLA分析，原矿主要由一水硬铝石、勃姆石、锐钛矿和黏土矿物（如高岭石[Al₂Si₂O₅(OH)₄]和锂绿泥石[LiAl₅Si₃O₁₀(OH)₈）]组成，表明该矿物是一种铝土质碳酸盐黏土型锂矿。矿石中锂的总量为3 293 μg·g^-1，其中88.61%锂以结构稳定的硅酸盐/铝硅酸盐结合态存在，9.64%锂以碳酸盐/磷酸盐结合态存在，其余部分的锂以游离态、离子交换态和硫化物结合态存在。TOF-SIMS结果表明了锂与铝、硅、钾等元素在矿石中的分布重叠，证实锂以较为稳定的、不易被其他阳离子取代的结合态分布在黏土型矿相中。经过浓氢氟酸浸出后黏土矿相消失，进一步验证了锂主要分布于黏土型铝硅酸盐矿物中。该研究为黏土型锂矿中锂的赋存形态和分布规律提供了深入分析，为实现黏土型锂矿中锂的选择性高效提取提供了理论指导。
		2025 Vol. 45 (04): 1137-1142 [摘要] ( 16 ) RICH HTML PDF (10401 KB) ( 8 )

	1143	基于2.8 μm波段Er³⁺∶ZBLAN激光光源的CO₂系统检测研究
		刘永岩¹，王坤阳¹，田颖^1*，蔡恩林^{2, 3, 4}
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-1143-07
		基于中红外光源的吸收光谱技术是CO₂气体检测与分析的有效方法之一，在环境科学和医疗领域具有重要的应用潜力。但2.8 μm波段CO₂的检测所使用的光源大都为商用的二极管激光器或半导体激光器，输出波长单一且光束质量较差，激光输出功率较小，在气体测试过程中易受环境波动的影响。本文构建了一种基于中红外光纤激光光源的CO₂气体检测系统，该系统以980 nm半导体激光器为泵浦光源，采用1.9 m的Er³⁺∶ZBLAN光纤作增益介质，实现了2.8 μm处高质量中红外激光输出，分析了该结构下光源的输出特性，当最大泵浦功率为6 W时，激光输出光谱的中心波长为2 783.09 nm，谱宽为5.69 nm，平均输出功率为1.21 W，转换效率为20.3%，激光器在30 min内输出功率波动小于4.5%，输出能量较为集中，拟合后的束腰半径D_x和D_y分别为0.035和0.038 mm，光束质量因子M²_x和M²_y分别为1.096和1.224，输出光束质量与稳定性较好，大大降低了气体检测时环境波动的影响。在此基础上利用直接吸收光谱技术获得了CO₂通入前后的信号光谱，实验测得CO₂在2 778.5~2 784 nm波段的吸收峰中心波长为2 779.36、2 780.70、2 782.13和2 783.55 nm，与HITRAN标准库吸收峰中心波长差距小于0.05 nm。根据Lambert-Beer定律反演得到的CO₂吸收谱线，在中心波长2780.7 nm处吸收谱的峰值和半高宽值分别为5.33 cm·mol^-1和0.18 nm，同条件下HITRAN标准库对应的吸收谱峰值和半高宽值分别为5.38 cm·mol^-1和0.12 nm，差值仅为0.05 cm·mol^-1和0.06 nm，测试结果准确性较高，证明了该检测系统可用于CO₂气体检测领域。
		2025 Vol. 45 (04): 1143-1149 [摘要] ( 15 ) RICH HTML PDF (4422 KB) ( 5 )

	1150	基于无人机高光谱影像的城镇不透水面提取
		张怡婷^{1, 2}，陆冬华^{1, 2*}，武鼎^{1, 2}，高岩^{1, 2}
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-1150-09
		无人机搭载高光谱传感器获取的遥感影像具有光谱信息丰富、空间分辨率高的优势，可为城镇不透水面提取提供更有效的数据。然而，高光谱影像包含大量波段，存在信息冗余，会增加模型训练的复杂度，随着数据维度增加，数据空间体积呈指数级增长，有限样本量在高维空间中会稀疏分布，易导致模型过拟合。此外，传统提取方法特征学习能力有限，处理高维数据效果不佳，且未能关注不透水面具体材质信息。为更有效利用无人机高光谱数据获取城镇不透水面信息，评估城镇建设发展情况，选择河北省张家口市怀来县东花园镇为研究区域，从机载高光谱遥感数据中获取了150个有效波段。在此基础上，运用逐步判别分析法选择适用于城镇不透水面提取的高光谱特征波段，并使用波段标准差、波段间相关性和主成分分析的方法进行验证和综合分析，最终确定了14个具有代表性的波段。随后，提出了一种基于卷积神经网络的遥感不透水面提取方法。通过改进AlexNet网络架构，构建了一个包含四个卷积层、一个池化层和两个全连接层的深度学习网络模型。最后，在研究区设计了两组对比实验，分别比较高光谱原始影像与选取特征波段的不透水面信息提取精度，以及提出的网络模型与常见不透水面提取方法的信息提取精度。结果表明，所选的特征波段组合能够作为不透水面提取的最佳波段组合，显著提升了各类方法的提取精度。同时，提出的网络模型为不透水面提取的最优方法，结合最佳波段组合，最终分类的总体精度和Kappa系数分别达到了99.07%和0.988 3，表现优异。该研究成果对于城镇建设的可持续发展和生态环境保护具有重要意义，可为相关领域的研究提供有力支持。
		2025 Vol. 45 (04): 1150-1158 [摘要] ( 14 ) RICH HTML PDF (33090 KB) ( 10 )

	1159	基于Sigmoid函数归一化的多光谱指数特征在油茶林遥感识别和样本迁移研究中的应用
		章海亮¹，王宇¹，胡梅³，张译之¹，张晶¹，詹白勺¹，刘雪梅^2，罗微^1
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-1159-09
		遥感影像分析中，多光谱指数特征的归一化处理对于提高分类精度和模型的泛化能力至关重要。采用Google Earth Engine (GEE) 平台，以Sentinel-1 SAR雷达遥感影像和Sentinel-2 A光学遥感影像为数据源，通过计算纹理特征、地形特征、极化特征和Sigmoid函数归一化前后的多光谱指数特征构建不同的分类场景，采用随机森林、梯度提升树、支持向量机和朴素贝叶斯4种机器学习分类器进行分类实验，分析对光谱指数特征进行归一化处理是否有利于油茶林识别。将构建的卷积神经网络（CNN）和结合Bi-LSTM模块的深度学习模型与机器学习分类器进行比较，分析不同模型对油茶林识别效果。以吉安市2021年五种土地类型样本点为基础，将适合油茶林识别的分类场景应用到不同年份（2019年、2020年、2022年、2023年）的样本迁移中，分析各年份油茶林面积增量与空间分布。结果表明，归一化后的光谱指数特征与随机森林相结合对油茶林识别精度最高，整体精度（OA）为99.02%，Kappa系数为0.9837，油茶林用户精度（UA）为95.31%，油茶林生产者精度（PA）为93.74%；研究中CNN系列的深度学习模型对油茶林识别精度略低于随机森林分类器，其中结合Bi-LSTM模块的深度学习模型的整体精度（OA）为98.69%，Kappa系数为0.971 3油茶林用户精度（UA）为94.96%，油茶林生产者精度（PA）为93.17%；2021年吉安市油茶林种植面积达184.488 1万亩，其中遂川县占27.67%，为面积最大县；油茶林种植分布由地势高向地势低递减，种植地点多位于家庭农户附近的山坡地和自留地，油茶林种植面积逐年增加。研究所提出的油茶林提取方法能够为实现油茶林动态监测与管理提供帮助，所提出的样本迁移方法能有效减少样本采集和标注成本。
		2025 Vol. 45 (04): 1159-1167 [摘要] ( 20 ) RICH HTML PDF (22578 KB) ( 12 )

	1168	一种基于谱域插值的强鲁棒性特征光谱构建算法
		栗旭升^{1, 2, 3}，汪大明^{1, 2, 3*}，汪翡翠^{1, 2, 3}，仝云霄^{1, 2, 3}，曹思琦^{1, 2, 3}
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-1168-07
		传统的特征光谱构建算法中，常用若干条地物光谱的算术平均值来表征地物特征光谱。但均值的表征能力易受地物内部差异程度影响，强化极值信息，弱化部分特征信息。针对上述问题，基于地理学近相似定律，参考空间插值的思想，提出一种谱域插值的特征光谱提取算法。首先，基于多条地物光谱，计算各波长上地物最大和最小反射率，即地物的谱域。然后，以单一地物光谱为中心，谱域为范围，进行归一化反距离插值，获得多个单特征谱域空间。最后，将多个谱域空间进行相加得到地物累计谱域空间，逐波长求取累计谱域空间中的最大值作为该波长地物反射率构成地物特征光谱。为验证谱域插值特征提取算法在特征光谱形态和幅值构建上的有效性和优越性，以航空高光谱遥感影像和ASD实测树种光谱为数据源，分别求取均值特征光谱（MCS）和谱域插值特征光谱(ICS)。基于两种特征光谱分别进行航空高光谱数据的光谱角制图（SAM）和ASD实测数据的特征参量提取、重要性评价和线性判别分析（LDA），以探究ICS在整体形状上的表征能力和细节特征上的再现能力，验证其有效性与优越性。实验结果显示，相较于MCS，ICS在表征特征光谱形态的SAM中，总体精度提升4.24%；在表征特征光谱细节的幅值特征参量重要性评价和LDA中，幅值参量重要性得分平均提高0.35，各树种判别精度提升2.51%，总体精度提升2.5%。研究表明，ICS无论是在光谱特征整体形态的表征，还是对细节特征的再现上，都要优于传统MCS。可以用于改进分类场景中目标地物的特征光谱提取流程，提高类间可分离性；优化反演场景中特征参量的构建，提升光谱的表征能力。
		2025 Vol. 45 (04): 1168-1174 [摘要] ( 21 ) RICH HTML PDF (7327 KB) ( 11 )

	1175	河流输入决定着水源地水库DOM组成的时空变异
		张辰雪^{1, 2}，段梦伟³，严诺霄^{2, 4}，仇志强^{5, 6}，唐登淼²，刘东^2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-1175-08
		流域经济发展会对饮用水源地水库的水质产生剧烈影响，其中一个重要方面是通过河流输入加剧溶解性有机物（DOM）污染，而关于河流输入对水源地水库DOM组成时空变异影响尚缺乏系统研究。基于不同季节溧阳沙河水库及入库河流的同步现场采样，通过对有色溶解有机物（CDOM）三维荧光光谱的平行因子分析等方法，探究了沙河水库中DOM组成的时空变异特征及河流输入的影响。结果表明：①水库DOM包含腐殖质C1、类蛋白酪氨酸C2、类蛋白色氨酸C3和陆源腐殖质C4四种组分，且C2在大部分点位的占比超过50%。②水库DOM组成具有十分明显的季节变化特征，腐殖质DOM组分含量均在春季时最低；对主要组分C2，春夏秋冬含量分别为53.11%、35.22%、60.05%和57.88%。③河流输入对水库DOM空间分布具有决定性影响，除了主要来源于生活污水的酪氨酸组分C2，其他组分含量均在河口区域较高。尽管河流向水库输入的DOM以陆源腐殖质C1为主（春夏秋冬占比分别为28.80%、30.51%、27.11%和22.19%），但沙河水库DOM腐殖质化程度较低，即沙河水库DOM以自生源为主。水库自生源DOM主要与藻类增殖有关，类蛋白色氨酸C3组分与叶绿素（Chl-a）含量线性显著正相关（R²=0.51，p<0.01）。这些研究结果对改善水源地水库水质、降低有机污染和保障居民饮用水安全具有十分重要的意义。
		2025 Vol. 45 (04): 1175-1182 [摘要] ( 19 ) RICH HTML PDF (10735 KB) ( 6 )

	1183	不同水体类型背景下的硫酸铁遥感反演下限浓度数值光谱模拟与特征分析
		梁业恒¹，邓孺孺^{1, 2, 3*}，陈锦琳¹，刘旭拢⁴，佟天仁⁵，李嘉怡¹，李依玲¹，劳小敏⁶
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-1183-07
		利用卫星遥感技术对水中重金属浓度进行监测具有重要研究意义。但由于自然水体重金属含量低，其遥感反演可行性仍被学界怀疑，以致该领域发展比较缓慢。鉴于此，以中国环境卫星（HJ-1A）高光谱成像仪（HSI）反演水中硫酸铁浓度为例，采用遥感敏感性分析模型（DDE模型），模拟得到硫酸铁在理论清深水体和三种常见自然水体：富营养化水体、浑浊水体与重金属尾矿污染水体，共计四种水体类型背景下的可遥感反演下限浓度光谱曲线，明确地给出不同情形遥感反演下限浓度最小值及其所在波长，进而分析不同水体类型的遥感敏感性变异规律。研究结果发现，在不同水体类型背景下，硫酸铁的遥感反演下限浓度最小值及所在波长位置均是变化的。在理论清深水体背景下，该值的最小值为4.63×10^-4 mg·L^-1，出现在468.530 nm处（对应HSI传感器第5波段，简写为Band5，下同），而扩充至最小值10%增量后，覆盖的波段范围为460.040~479.600 nm（Band 1—10）。但在波长范围721.605~951.540 nm（Band 81—115），下限浓度值已不存在。同样地，富营养化水体、浑浊水体、重金属尾矿污染水体三种自然水体背景下，下限浓度最小值分别为：6.30×10^-2、2.78×10^-2和1.64×10^-1 mg·L^-1；对应所在波长分别为：577.865 nm（Band 46）、587.900 nm（Band 49）、669.285 nm（Band 70）；对应的扩充最小值10%增量后的覆盖波段范围分别为555.725~587.900 nm（Band 39—49）、568.160~612.740 nm（Band 43—56）、627.895~687.410 nm（Band 60—74）。以上特征波段，均是未来硫酸铁遥感反演模型敏感波段集合的重要参考依据。这四种水体背景下的下限浓度最小值大小关系是：理论清深水体<<浑浊水体<富营养化水体<重金属尾矿污染水体，说明相比理论清深水体，三种自然水体背景下遥感敏感性相对有所下降。从该最小值出现的波长位置（或范围）来看，三种自然水体背景下的下限浓度最小值所在波长相比理论清深水体均向卫星图像受大气影响作用越来越小的长波方向移动。这个波长位置的移动方向由硫酸铁自身的吸收系数光谱和背景水体反射率光谱二者共同决定。以上研究成果为将来实现水中硫酸铁浓度遥感反演打下了理论基础，进一步推动水体重金属遥感领域发展。
		2025 Vol. 45 (04): 1183-1189 [摘要] ( 154 ) RICH HTML PDF (2327 KB) ( 10 )

	1190	基于多尺度注意力融合的叶绿素a水质参数反演研究
		孙帮勇^{1, 2}，巩凯杰¹，于涛^2*，别倩雯³
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)04-1190-11
		水资源是生态环境核心要素之一，目前大量的水域被工业化污染或富营养化破坏，因此实时监测水质参数对于维护水体健康至关重要。传统水质监测多利用实地采样测量法或基于线性回归预测法，由于遥感图像与水质参数之间显著的非线性特征，传统方法费时费力且预测精度不高。深度学习方法在处理复杂非线性问题中表现出良好性能，已被多位学者应用到水质参数反演中。基于深度学习的水质反演模型仍存在解析遥感光谱图像特征不精确、模型泛化能力差等问题。提出一种基于多尺度注意力融合机制的水质反演网络模型，能够采用遥感光谱图像准确预测出叶绿素a等水质参数，为水域健康程度评价提供依据。该网络融合了先进的注意力机制和特征融合策略，通过结合CNN的局部特征学习优势和Transformer的全局特征提取能力，引入了DenseASPP模块来获取遥感图像的多尺度特征，并采用通道注意力解码器模块和池化融合模块来提取细节特征。通过融合不同尺度和层次的特征信息对叶绿素a浓度进行估计，获得了较高的反演精度和泛化性能。为验证所提出反演模型的性能，实验在Python3.7和PyTorch框架下对模型进行实现，并选择2021年1月至2022年12月的海洋遥感光谱图像和叶绿素a浓度数据进行网络训练。实验对所提出的方法与其他7种水质反演方法进行对比，客观指标所提出方法均达到了最好的性能，较对比方法中最好的在R²指标上提高了0.09，在RMSE、MAE、MAD指标上分别降低了11.99、0.089、0.029，在E_var指标上提高了0.098，在NSE指标上提高了0.041；在主观评价上，所提出方法获得的叶绿素a浓度更精确，误差更小，不同水域中表现的泛化能力更强。
		2025 Vol. 45 (04): 1190-1200 [摘要] ( 24 ) RICH HTML PDF (17630 KB) ( 22 )

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