光谱学与光谱分析

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2025年 45卷 07期刊出日期：2025-07-01

论文

论文

	1801	相干拉曼散射显微及其活体成像最新研究进展
		李舒琦，骆国权，陈钰，于斌，屈军乐，林丹樱^*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-1801-08
		活体成像技术具有革命性意义，能够在生物体内实现实时观测，提供与生命过程密切相关的动态信息，对于揭示疾病发生发展机制和评估治疗效果等具有重要作用。相干拉曼散射（CRS）显微成像技术无需引入可能干扰生物分子正常功能的荧光标记物，可直接对生物样品中特定分子进行特异性成像，在活体成像领域展现出显著优势。然而，在实际应用于活体成像时，CRS显微技术仍面临光损伤、成像深度受限和运动伪影等挑战。近年来，随着相关技术的飞速发展，CRS显微成像在克服光损伤难题、突破成像深度限制、消除或减少运动伪影以及实现多模态融合成像等方面取得了诸多突破，并成功应用于人体皮肤以及实验动物模型的大脑、脊柱等部位和体内肿瘤的实时成像监测，有力推动了该技术在活体成像研究和临床应用中的发展。本文全面综述了CRS显微技术在活体成像中的最新研究进展，深入剖析其面临的挑战和相应解决方案，旨在为该技术的持续发展和广泛应用提供参考。克服光损伤的常用方法是通过限制激光功率和积分时间来减少激光在样品中引起的热效应和化学反应；突破成像深度限制的方案包括对皮肤或皮肤附近部位进行成像、结合光学窗口或直接对微创手术暴露的深层组织或器官进行成像、采用AO技术兼顾深度和无创成像以及采用内窥成像技术等；消除或减少运动伪影首先需要以适当的麻醉和固定方式保持生物体静止或减少运动，其次可应用光学窗口和实时运动矫正算法进一步隔绝麻醉样品因呼吸和心跳等生理活动引起的抖动影响，还可以通过设法提高成像速度来减少运动伪影；此外，结合双光子激发荧光和二次谐波产生等多种非线性光学显微成像实现CRS多模态融合成像，能获取更丰富的信息，增强对活体生物样品的分析能力，助力对生物学信息的深入理解。
		2025 Vol. 45 (07): 1801-1808 [摘要] ( 10 ) PDF (14487 KB) ( 7 )

	1809	基于相机响应值预测的光谱重建方法研究
		梁金星^1，2，周文森¹，胡鑫¹，李壹帆¹，王鼎康¹，李宁¹，彭涛^1，2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-1809-11
		光谱是颜色信息的指纹，也是表征物质物化属性的重要特征，对于颜色高保真复制和物质识别分析具有重要应用价值。基于光谱重建的光谱成像技术利用成像系统拍摄物体表面数字图像，并通过光谱重建计算得到物体的光谱图像，能够克服传统RGB图像对成像条件的依赖性，更加精细地表征和识别物体。相对于价格昂贵的高光谱相机而言，该项技术能够有效提升光谱图像的空间分辨率和获取效率，降低设备成本。尽管该技术在实验室已经取得较好的进展，但其面向光源多变、光照不均、以及成像参数易变的开放环境应用时，仍面临许多挑战。光谱重建技术对成像条件变化敏感，以上因素导致成像条件的多变性，使得单一成像条件下构建的光谱重建模型难以成像多变的开放环境。为此，本研究提出一种基于相机raw响应值预测的光谱重建方法。方法以数码相机适应模型为基础，通过预测训练样本集在任意成像条件下的raw响应值，对相机进行光谱特性化建模，然后对相同成像条件下的测试对象进行光谱重建，能够有效克服开放环境下光谱重建面临的成像条件多变难题。研究以Colorchecker SG140色卡为训练样本，以Colorchecker 24色卡为测试样本，分别在实验室和开放环境的不同成像条件下对方法进行了测试。实验结果显示，在实验室不同成像条件下，利用预测响应值对拍摄响应值的光谱重建的平均RMSE为4.02%，平均色差ΔE₀₀为5.3；在开放环境不同成像条件下，利用预测响应值对拍摄响应值的光谱重建的平均RMSE为3.2%，平均色差ΔE₀₀为4.5，验证了所提方法在实验室和开放环境下的有效性，为开放场景下的光谱重建提供了一种可行的参考方案。此外，研究发现所提方法对使用的光谱重建算法敏感，不同的光谱算法在光谱和色度方面的表现存在一定差异。
		2025 Vol. 45 (07): 1809-1819 [摘要] ( 7 ) PDF (14760 KB) ( 3 )

	1820	基于偏振高光谱成像的牛肉品质多参数预测
		宋亚芳¹，卜祥涛¹，李娜²，李亚红^1*，李德阳²，张云翠¹，赵宇³
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-1820-07
		由于传统检测牛肉品质方法存在破坏样本的缺点，导致无法对同一样本进行多次检测，且操作复杂、检测结果滞后，难以满足现代食品安全检测无损快速响应的需求。为解决传统检测方法存在操作复杂、破坏性大、检测滞后性等问题，偏振高光谱成像技术因具有精度高、响应快、无损化等优点已被广泛应用于牛肉品质检测。这项技术可以捕捉光的偏振和光谱信息，不仅具有高光谱成像技术的优点，能够无损地深入分析牛肉的内在品质，同时，偏振成像技术可抑制周围光环境因素对牛肉的光谱影响，快速得出更精确的结果，有效避免了传统方法的不足。利用波长范围在900~1 700 nm的近红外偏振高光谱成像技术，首次结合高光谱偏振数据和卷积神经网络构建了牛肉品质多参数预测模型。首先，采集无偏振和0°、45°、90°、135°偏振角下牛肉样品的高光谱数据，提取感兴趣区域；采集样品的色泽参数（L^、a^、b^）和质构参数（硬度、粘性、粘聚性）；其次，利用连续影射法在无偏振和不同偏振模式下提取样品的特征波长；最后，分别采用多元线性回归法和卷积神经网络法构建牛肉品质多参数预测模型。结果表明，多个参数在偏振模式下的预测精度明显优于无偏振的情况，且90°偏振角下CNN模型的整体预测效果最优。参数L^、a^、b^、硬度、粘性和粘聚性的决定系数为0.882、0.905、0.953、0.692、0.671、0.911，交叉验证均方根误差为0.820、0.562、0.644、3 889.713、89.746、0.027，相比于无偏振时上述6个参数的预测精度至少提高了13.1%，验证了结合近红外偏振高光谱成像技术的卷积神经网络预测模型在肉类无损检测中的可行性，为进一步满足现代食品安全检测的需求提供了新的技术思路和方法。
		2025 Vol. 45 (07): 1820-1826 [摘要] ( 10 ) PDF (8817 KB) ( 9 )

	1827	基于近红外光谱纯牛奶智能识别
		胡少文，黄浪鑫^*，余里辉，吴志平，李怀玉，施炜利，罗洪昱
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-1827-07
		为防止纯牛奶以次充好和优化纯牛奶检测手段，提出了一种基于近红外光谱的纯牛奶智能识别方案。首先，采用傅里叶近红外光谱仪获取了同一品牌的不同纯牛奶在4 000～10 000 cm^-1波段内的近红外光谱。由于获取的近红外光谱信号数据相对冗余，采用主成分分析算法对该波长范围内的近红外光谱信号数据进行特征信息的提取以提升纯牛奶的识别效率，分别提取了贡献程度较大的四个主成分作为训练和测试样本数据。随后，采用BP-ANN算法（反向传播人工神经网络）对获取的样本数据进行初步训练和测试。测试结果表明，融合主成分分析的BP-ANN算法对纯牛奶分类识别效率不仅得到了提升，而且准确率最优可达95%。为进一步提升算法的识别准确率，还添加了粒子群算法对BP-ANN中的权值和阈值参数进行优化，另外，还提出了一种新型动态递减的惯性权重因子函数，用来优化粒子群算法中的惯性权重因子。实验表明，识别准确率可提高至100%。因此，基于近红外光谱的纯牛奶智能识别方案能够准确有效地实现纯牛奶种类鉴别。
		2025 Vol. 45 (07): 1827-1833 [摘要] ( 12 ) PDF (6647 KB) ( 5 )

	1834	激光锡等离子体极紫外光源发射光谱诊断研究
		胡桢麟^1，2，王天泽^1，2，何梁^1，2，林楠^1，2*，冷雨欣^1，2，陈卫标³
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-1834-08
		由于具有发光体积小、能量转换效率高、稳定性高和非相干等特点，激光等离子体极紫外（LPP-EUV）光源在先进半导体制造与量测、材料表面分析和EUV计量学等领域应用广泛。本文开展了1 μm固体激光Sn等离子体EUV光源发射光谱诊断研究。首先，在真空中测量了不同激光峰值功率密度下1 μm激光激发固体Sn靶等离子体的13.5 nm带内辐射能量、7~24 nm EUV波段和350~750 nm 可见光（VIS）波段的发射光谱，计算了能量转换效率（CE）和光谱纯度（SP），分析了激光峰值功率密度对Sn等离子体EUV光谱、VIS光谱、CE和SP的影响规律。在本实验的参数范围内，CE随着激光峰值功率密度的提升先快速增大后缓慢减小，在激光峰值功率密度为5.2×10¹¹ W·cm^-2时达到最大值2.47%。SP随激光峰值功率密度的提升而增大，在1.5×10¹² W·cm^-2时达到最大值7.52%。然后，基于Sn等离子体VIS波段的时间分辨光谱，采用萨哈-玻尔兹曼图法和斯塔克展宽法计算了等离子体起爆后60～160 ns的电子温度（T_e）和电子密度（n_e），研究了真空中Sn等离子体T_e和n_e随时间的演化规律，并进一步分析了T_e和n_e对EUV波段辐射和13.5 nm带内辐射的影响规律。结果表明，激光峰值功率密度的上升会导致等离子体T_e和n_e的上升，T_e和n_e的变化影响着不同电荷态离子的分布，进而导致EUV辐射谱分布的变化。在本实验的参数范围内，随着T_e和n_e增大，CE先增大后减小，而SP一直增大。过低的T_e会导致Sn等离子体UTA峰位未达到13.5 nm，过高的T_e会导致更多的驱动激光能量转化为13.5 nm以下的EUV辐射，造成CE未达到最优。以上研究结果为固体激光驱动LPP-EUV光源的工程化研发，以及我国自主开展EUV光刻、EUV计量与检测提供了研究基础与技术支持。
		2025 Vol. 45 (07): 1834-1841 [摘要] ( 9 ) PDF (7334 KB) ( 7 )

	1842	蒙古黄芪不同栽培方式的高光谱识别与分类
		吴强¹，卢玲²，冯晓娟²，王猛²，王永龙²，侯丁一³，范菠菠^2，刘杰^2
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-1842-06
		黄芪是一种重要的中药材，为豆科植物蒙古黄芪或膜荚黄芪的干燥根。一般来说，仿野生种植的蒙古黄芪在有效成分含量等方面往往优于平栽种植，但仅凭外观难以有效鉴别，而传统的高效液相色谱法（HPLC）测量有效成分则存在成本高昂、耗时长等缺点。本研究旨在探索一种快速、经济且准确的方法来区分仿野生和平栽种植的蒙古黄芪。采用HPLC测定研磨后蒙古黄芪根系样品的有效成分含量；采用地物光谱仪（SVC-HR1024）获取样品在350～2 500 nm波长范围的高光谱反射率信息，重点关注可见光（VIS，350～700 nm）、近红外（NIR，700～1 100 nm）和短波红外（SWIR，1 100～2 500 nm）三个主要波段的光谱特征；采用随机森林（RF）、K近邻（KNN）、朴素贝叶斯（NB）和支持向量机（SVM）四种机器学习模型进行分类；对表现最佳的RF模型进行了SHAP特征重要性分析。研究表明：（1）仿野生种植的蒙古黄芪有效成分的含量均显著高于平栽种植；（2）仿野生和平栽蒙古黄芪在近红外和短波红外区域存在显著的光谱差异，反映出仿野生种植环境的多样性对蒙古黄芪色素合成、组织结构及化学成分的影响；（3）随机森林模型在分类任务中表现最佳，准确率、精确率、F1分数、Kappa和MCC系数分别为97.14%、97.42%、0.971 3、0.942 9、0.945 6；（4）SHAP分析识别出的关键波段与水分、蛋白质和纤维素等重要成分相关。本研究证明了基于高光谱反射率的方法在区分蒙古黄芪仿野生与平栽样品方面的有效性，为中药材质量控制和鉴别提供了一种新的、非破坏性的快速检测方法，有望在中药材质量评估和市场监管中发挥重要作用。
		2025 Vol. 45 (07): 1842-1847 [摘要] ( 11 ) PDF (2255 KB) ( 7 )

	1848	苯甲酸和山梨酸混合物的太赫兹吸收峰形成机理解析
		李文文，燕芳^*，刘洋硕
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-1848-09
		以苯甲酸和山梨酸为研究对象，采用太赫兹时域光谱系统（THz-TDS）分别测得二者的单质与混合样片在0.5~2.2 THz的实验光谱，将光谱数据进行预处理后获得两种物质的太赫兹（THz）吸收光谱，根据吸收光谱中特征吸收峰峰位可以精准实现对上述两种物质的定性鉴别。利用Genmer组件自行构建了苯甲酸和山梨酸的混合物二聚体团簇构型，结合密度泛函理论(DFT)对其单分子、晶胞及混合物团簇的构型进行了结构优化、频率计算和筛选。采用势能分布分析了特征吸收峰的振动模式，获取模拟光谱后结合基于Hirshfeld原子空间划分的独立梯度模型（IGMH）和相互作用区域指示函数（IRI）两种相互作用可视化分析方法针对混合样片中异常吸收峰的振动模式进行识别，并分析了分子内化学键和分子间相互作用的可视化特征。研究发现，基于混合物团簇构型的模拟谱中的特殊吸收峰是由于分子之间的氢键振动引起的，进一步说明了苯甲酸和山梨酸及其混合物在THz频段的特征吸收峰主要源于分子间氢键作用和分子内化学键作用引起的集体振动模式。通过混合体系的团簇构型构建及筛选深入解析了混合物太赫兹吸收谱中特征吸收峰的成因，重点探讨了分子内外相互作用、氢键效应等因素对吸收峰的影响，为晶体结构的表征拓展了一种新的方法，显著提升了混合体系吸收光谱在谱图解析中的准确性和可靠性，为后续进一步基于光谱数据的定量分析提供了保障。
		2025 Vol. 45 (07): 1848-1856 [摘要] ( 9 ) PDF (13940 KB) ( 5 )

	1857	基于多波长透射光谱的水体细菌微生物活性快速检测方法
		胡玉霞^1，4，5，吴頠森¹，张瑞祥^1，4，薛芙蓉^1，4，黄书龙^1，4，孙龙^1，4，5，李卫华³，甘婷婷²，赵南京^2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-1857-09
		研究水体中细菌微生物活性，快速评估细菌在水体环境中的生长态势与繁殖能力，对于水资源科学管理以及公共卫生安全保障具有重要意义。传统细菌活性检测技术，如菌落计数法、染色观察法和分子生物学方法等，虽然有效，但操作流程繁琐，耗费时间与人力，难以满足实时在线检测的需要。针对传统细菌活性检测技术的弊端，提出了一种基于多波长透射光谱的细菌活性快速检测新方法。以水体常见大肠埃希氏菌（大肠杆菌）为研究对象，采用紫外-可见分光光度计测量其在190～800 nm波段范围内的透射光谱，并深入研究不同活菌比例下大肠杆菌透射光谱的特征及规律；通过系统分析不同波长下大肠杆菌透射光谱随活性变化的相关性和灵敏性，构建出双波长光密度比值与细菌活性之间关系模型，基于该模型计算出细菌活性，并对比分析了不同双波长比值法下细菌活性计算结果的准确性和稳定性。结果表明：（1）由于不同活性的细菌体内所含生物分子的含量存在差异，在 230～300 nm波段范围内，活菌比例较高的细菌菌液具有更高的光密度；（2）通过分析230～300 nm波段范围内大肠杆菌透射光谱随活性变化的灵敏性和相关性，发现大肠杆菌活性和光密度值之间相关系数范围值为0.959 2～0.993 3，初步确定为细菌活性定量的最优波段；（3）选取230 nm作为测定波长，670 nm作为参比波长，构建了两波长光密度比值与细菌活性拟合曲线，其相关系数达到0.946 2，活细菌比例检测范围为0%~100%；（4）基于该拟合曲线对3份具有不同活性的大肠杆菌菌液活性进行测定，与平板菌落计数法相比，最大相对误差为3.70%，平均相对误差为 1.43%，准确性最优。本方法仅需测量230和670 nm处的光密度，检测时间在1秒钟以内，就能完成对细菌活性的快速准确检测。该研究成果为水体细菌微生物活性的快速检测与预警提供了新的技术思路，具有潜在的应用价值。
		2025 Vol. 45 (07): 1857-1865 [摘要] ( 12 ) PDF (3415 KB) ( 4 )

	1866	基于太赫兹时域光谱的淀粉品种分类研究
		魏涛^{1，2，3，4}，王恒^1，2，4，葛宏义^1，2，4，蒋玉英^1，2，5*，张元^{1，2，4，5}，温茜茜^1，2，4，郭春燕^1，2，4
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-1866-08
		淀粉作为一种主要的储存碳水化合物，是人类饮食中的主要能量来源，提供了人体50 %以上的能量需求。同时，淀粉及其深加工行业是关乎国计民生的基础产业。然而，鉴于淀粉种类的多样化，并且它们在外观上相似度较高，直接对它们进行区分比较困难，一些不法商家往往会将价格较低的淀粉包装成价格较高的淀粉来抬高价格。因此，对淀粉品种进行分类对我国食品加工和工业生产具有重要的实际应用意义。太赫兹（Terahertz，THz）技术作为一种高效的非破坏性、非接触和无标签的光学方法，在与物质作用时不会发生有害的电离辐射，可同时获得样品的吸收系数等光学参数，具有较高的信噪比和检测灵敏度，已被众多学者应用于农产品品质检测方面。为实现对淀粉品种的快速无损鉴别，从禾谷类淀粉与根茎类淀粉中选取了五种最为常见的淀粉样品作为样本，利用太赫兹时域光谱（THz-TDS）技术获取其光谱信息，并根据实验数据计算了不同品种淀粉在0.2～1.2 THz波段的吸收系数；之后结合Savitzky-Golay（S-G）平滑、多元散射校正（MSC）、标准正态变换（SNV）三种预处理方法对原始光谱进行处理。采用主成分分析（PCA）根据累计贡献率超过95%提取特征数据，选取了前3个主成分，随后应用支持向量机（SVM）方法建立多分类模型。选取了三种核函数（linear，radial basis functions，polynomial）对不同品种淀粉类型进行了识别。结果显示：PCA-SVM-polynomial结合SG平滑对淀粉品种分类建模效果最好，其中测试集平均准确率为0.941 9，Kappa系数为0.933，F1得分为0.941 7。此外，还将该方法与逻辑回归（LR）、决策树（DT）、随机森林（RF）进行了比较，研究结果表明PCA-SVM优于其他方法，也证明了太赫兹技术对淀粉品种鉴别的可行性，对食品加工业的现代化及淀粉基产品的开发具有重要的实际应用价值。
		2025 Vol. 45 (07): 1866-1873 [摘要] ( 8 ) PDF (6196 KB) ( 6 )

	1874	基于太赫兹成像技术的GFRP复合材料缺陷检测研究
		张元^{1，2，3，4}，周文慧^1，2，3，葛宏义^1，2，3*，蒋玉英^1，2，4，郭春燕^1，2，3，王恒^1，2，3，温茜茜^1，2，3，王雨欣³
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-1874-08
		玻璃纤维增强树脂基复合材料（GFRP）以其轻质、抗冲击且高强度的显著特性，在航空航天、汽车制造以及建筑结构等诸多领域得到广泛应用。然而，复合材料制造期间，气孔、裂纹等缺陷屡见不鲜，此类问题会对材料结构的力学强度造成严重影响，不但损害产品质量，甚至可能致使整个结构件报废，给企业带来巨额经济损失。为应对这一挑战，本研究运用先进的太赫兹成像技术对具有不同缺陷的环氧玻璃纤维复合材料展开检测。首先，依据太赫兹波在透射模式下的传播原理，采用基于时延差的测厚方法，对不同深度的缺陷进行精确检测计算，将误差成功控制在0.1 mm以下，取得了令人满意的检测成效。其次，针对不同大小缺陷面积的定量化检测问题，本研究把环氧玻璃纤维缺陷的原始彩色图像转换为相应的灰度图像，接着运用四种阈值分割方法对灰度图像进行二值化处理，最后通过区域标记能够算出缺陷部分的像素个数，再通过缺陷像素与总像素的比值确定缺陷的面积大小。结果表明，采用人工阈值分割法选取合适的阈值进行分割后，检测面积和实际面积均方根误差能达到1.368，检测面积与实际面积极为接近。该实验证实，太赫兹成像技术与图像处理方法相结合，能够对缺陷的位置和面积进行量化，为进一步推动复合材料缺陷检测技术的发展提供了重要的参考依据。这一研究成果为其他类型复合材料的缺陷检测和质量监督提供了新的方法与手段，具有重大的参考价值和启示意义，有助于提升复合材料制品的质量。本研究中太赫兹成像技术的应用，不但提升了GFRP缺陷检测的准确性与可靠性，还为复合材料行业提供了更为有效的质量监督方式。这些工作为未来复合材料制造与检测领域带来了新的思路和发展方向，有望推动该领域的科学进步与技术创新，为产业发展产生积极影响。
		2025 Vol. 45 (07): 1874-1881 [摘要] ( 11 ) PDF (10417 KB) ( 7 )

	1882	一种改进的考虑近红外光谱一阶微分约束的WGAN-GP生成对抗模型
		李振宇¹，赵鹏^1，2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-1882-06
		近年来，生成对抗模型Generative Adversarial Networks (GAN)逐渐成为深度网络的一个热点。主流的GAN模型具有很多改进版本，主要应用在图像处理和计算机视觉领域中。但是，在光谱分析中应用相对偏少，主要是使用这些GAN模型来生成合成的光谱曲线，从而扩展分类器的训练集进行训练集数据增强，提升分类器的分类泛化性能。考虑到一维近红外光谱曲线的走势是重要的分类特征，而这种走势特征可以用曲线微分来定量表示。本工作改进了现有的单类别的Wasserstein GAN with Gradient Penalty (WGAN-GP)模型，添加光谱一阶微分约束。改进了该模型中的L损失函数，将原始近红外光谱向量和相应的光谱一阶微分向量进行串联，使用串联后向量进行模型训练和光谱曲线生成。最后在人工合成的光谱向量中, 只保留前半部分的光谱向量构成人工合成光谱曲线。在以木材和苹果的近红外光谱曲线的分类实验中，改进的微分约束的WGAN-GP模型在不同的分类器上例如Support Vector Machine (SVM), 1D-Convolutional Neural Network (1D-CNN), LeNet-5网络进行训练集扩充数据增强后，这些分类器的测试集的分类识别精度有相应的提升，优于原始的WGAN-GP模型。此外，改进的微分约束的WGAN-GP模型生成的近红外光谱曲线质量有较大提升，体现在评价指标例如Inception Score（计算时使用1D-CNN替换原始的二维Inception Net-V3网络）、原始光谱和生成光谱的相关系数、以及它们向量差的L₁, L₂范数；优于原始的WGAN-GP模型。
		2025 Vol. 45 (07): 1882-1887 [摘要] ( 9 ) PDF (1617 KB) ( 5 )

	1888	基于紫外光谱成像技术的DBD特征粒子的分布研究
		姜松¹，刘通¹，王永刚¹，孙九爱²，吴忠航²，屈骞^3*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-1888-06
		介质阻挡放电（DBD）作为一种低温等离子体产生方法，在各个领域都有着广泛的应用。由于电极结构和激励源等因素的差异，放电产生的低温等离子体展现出不同的特性，包括活性粒子的种类、强度和分布等。其中，活性粒子的浓度和分布对低温等离子体应用起着重要的作用。为研究放电产生的等离子体区域内活性粒子的空间分布规律，本文提出了一种基于紫外光谱成像技术的活性粒子浓度空间分布诊断方法，在紫外光谱成像的基础上，利用对应波段带通滤光片，将采集到的紫外光谱图像转为对应的turbo映射，并提取图像灰度，分析特征粒子浓度的空间分布。以脉冲电源驱动下针-板结构DBD放电产生的N₂（337.1 nm）活性粒子为例，分析其在不同参数下的空间分布特征。结果表明，在脉冲电压驱动下，N₂（337.1 nm）激发态粒子主要沿着针尖位置形成的放电通道的轴线分布，靠近电介质时开始扩散，电荷在电介质板表面形成的沉积电场会加剧附近粒子的电离和碰撞，在介质板表面沉积为一个面积较大，浓度较高的区域。在放电通道的中心线上，针尖处强度最高，随着距离的增加而逐渐降低，在电介质表面粒子浓度升高，而当电压足够高时，会在通道头部出现第二个强度峰值，主要是由于此处的高能电子密度较高；在放电通道中，粒子浓度主要集中在通道中心处，并向两侧快速衰减，形成清晰的边界，电压越高边界越明显。最后使用Bland-Altman图法验证了本文提出的方法与发射光谱反映的粒子强度变化趋势及幅度具有较强的一致性，证明了紫外光谱成像检测方法的正确性，可为后续粒子调控和提高应用效率提供帮助。
		2025 Vol. 45 (07): 1888-1893 [摘要] ( 9 ) PDF (15688 KB) ( 5 )

	1894	铷原子双光子光频标谱线信噪比影响因素研究
		张炯阳¹，翟浩^1，2，肖玉华^1，王骥^1*，代虎¹，陈江¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-1894-06
		基于双光子跃迁的光频标，有望成为未来实际可用的小型化光学原子钟。高信噪比光频标谱线的获取是实现高性能光频标的重要前提。本文在完成双光子跃迁光频标实验装置搭建的基础上，从激光光强、原子数密度、光电倍增管增益(PMT)等方面，对光频标谱线信噪比的影响因素进行了实验分析，并获取了不同参数值下的光频标跃迁谱线的信噪比。实验结果表明，激光光强小于15 700 mW·mm^-2时谱线信噪比随激光光强的增加而线性增加，原子数密度达到1.5×10¹³ cm^-3、PMT增益为1.2×10⁵时光频标谱线信噪比达到饱和。本装置获取的双光子跃迁光频标谱线信噪比最高达到2 600，考虑双光子跃迁谱线的线宽为1 MHz，光频标短期频率稳定度预期将达到~3×10^-13τ^-1/2。本文通过对铷原子双光子光频标谱线信噪比的影响因素进行研究，获取了高信噪比原子跃迁谱线，对高性能集成化双光子光频标的研制具有重要意义。
		2025 Vol. 45 (07): 1894-1899 [摘要] ( 7 ) PDF (3427 KB) ( 5 )

	1900	红外光谱法快速测量维生素E/超高分子量聚乙烯粉体中维生素E的含量
		胡志杰¹，鲁曼丽^2*，田继利¹，张文礼²，王谋华²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-1900-06
		维生素E掺杂改性的超高分子量聚乙烯（VE/UHMWPE）在医用领域有重要的应用。由VE/UHMWPE粉料压塑成型的人工关节已在临床使用，得益于VE的抗氧化性延长了该类型人工关节在体内的植入时间。因此研究VE/UHMWPE粉料中VE的实际添加量对人工关节的保护具有关键性的指导意义。为此，用傅里叶变换红外光谱（FTIR）对VE/UHMWPE粉体中的VE进行快速定量分析方法展开了研究。借助红外压片模具利用热压法将五种不同VE标称浓度的VE/UHMWPE粉料制成不同厚度的试样圆片，用透射模式进行红外测试并收集谱图。所有试样的光谱数据均采用OMNIC软件进行数据处理，FTIR解析时以峰形、峰位和峰强变化筛选定性或定量特征峰。根据数据分析结果表明，试样在1 260和1 210 cm^-1处的特征峰归属于VE分子结构中C—O醚键的伸缩振动和苯环上C—O键的伸缩振动，二者峰面积大小与VE含量有直接关系，可记作目标峰；在2 020和1 360 cm^-1处的特征峰归属于UHMWPE链上—CH₂—的弯曲振动峰和碳链末端亚甲基的伸缩振动，二者常被用作参比峰。对试样在1 260、1 210、2 020和1 360 cm^-1的特征峰进行峰面积积分，计算目标峰与参比峰的比值即I_{1 210/2 020}、I_{1 260/2 020}、I_{1 210/1 360}和I_{1 260/1 360}指数，将结果进行统计分析。分析测试结果的精密度、重复性用相对标准偏差（RSD）来判定。结果显示，用40～80 mg粉料压片制成的圆片试样效果最佳，重复性试验的RSD值小于5%；以I_{1 210/1 360}指数作定量分析评价参数准确性最佳，RSD值小于3%。该法为VE/UHMWPE粉体中实际VE的含量快速无损检测应用提供了参考。
		2025 Vol. 45 (07): 1900-1905 [摘要] ( 9 ) PDF (5677 KB) ( 5 )

	1906	基于三维荧光光谱预测大豆油掺假花生油含量的建模效果研究
		魏泉增¹，刘雪影¹，王至洁¹，丁芳²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-1906-10
		为实现大豆油掺假花生油含量测定，采集自制不同含量大豆油和花生油伪品的三维荧光光谱数据，采用三角形内插值法去除瑞利散射和拉曼散射，而后对荧光光谱进行卷积平滑（Savitzky-Golar）处理。采用三线性交替分解（ATLD）和平行因子(PARAFAC)算法预测花生油的含量。同时，对不同含量花生油的伪品的三维荧光数据去散射和平滑处理后，对每个激发波长所对应的发射光谱进行小波包分解（WPD），以最低频段的波包系数，作为荧光发射光谱数据表征量。并按照激发波长顺序数将所有发射波长数据重构为一阶荧光光谱数据向量，构建偏最小二乘（PLS）和人工神经网络（ANN）数据模型预测伪品中花生油含量。结果表明，PARAFAC，ATLD，WPD-PLS和WPD-ANN的回归系数R²分别为0.898, 0.941, 0.961和0.981。WPD-ANN算法模型的训练集、验证集、测试集和全部数据的平均绝对偏差(MAD)、均方误差(MSE)和均方根误差(RMSE)均较小，WPD-ANN模型对伪品中的花生油含量进行预测，预测偏差在±5%以内的样本百分比为82.5%。对比分析WPD-ANN，WPD-PLS，ATLD和PARAFAC 4种算法模型的花生油含量预测结果。WPD-ANN和WPD-PLS模型偏差的均值和中位数都在0%附近，而ATLD和PARAFAC模型偏差的均值和中位数离0%较远。相较于PARAFAC模型，ATLD模型的收敛速度更快，偏差更小。ATLD和PARAFAC模型可能受到非线性因素的影响，预测效果不及WPD-ANN及WPD-PLS，而ANN和PLS是基于WPD及数据重构后一阶数据回归建模，同时ANN是非线性模型，WPD-ANN模型对伪花生油中花生油含量具有更强的预测能力且偏差更小，是预测伪品中花生油含量4种算法中更优的算法。这为定量分析掺假食用油提供了研究基础。
		2025 Vol. 45 (07): 1906-1915 [摘要] ( 9 ) PDF (13303 KB) ( 4 )

	1916	基于近红外光谱技术的木糖含量快速检测
		蓝希华，王志国^*，栾小丽，刘飞
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-1916-08
		木糖作为一种功能性低聚糖，具有抗氧化、促进肠道健康等保健作用，被广泛应用于食品、医药和生物燃料等领域。目前仍然缺乏有效的木糖含量快速检测方法。针对木糖生产过程中的含量检测问题，提出一种基于近红外光谱的在线检测方法。首先，采集样本溶液，使用近红外光谱仪扫描得到原始光谱，进一步使用一阶导数和平滑滤波方法对原始光谱进行预处理，去除噪声与基线漂移的影响。然后，使用随机蛙跳算法对光谱变量进行特征选择，结合预测相对分析误差搜索最佳特征数，结果显示：当特征数在20~30时模型的预测性能最优。综合其他指标，选择特征数量为25，确定能表征木糖含量的波长特征。由于随机蛙跳算法具有随机子集选择和随机森林回归的特性，该算法在执行高维木糖数据的特征波长筛选任务时存在明显优势，同时也存在结果重现性低的缺陷。在得到波长特征后对结果进行加权累计，弱化该算法不确定性对最终模型的影响，再以液相色谱仪测得的数据为标签，建立木糖含量的预测模型。最后，使用以上方法对工艺现场采集的样本进行木糖含量的快速测定，并对比PLS模型及Lasso模型的预测效果。结果表明，指标中的训练集决定系数R²=0.937 7，测试集决定系数R²_p=0.933 5，R²和R²_p都接近1，模型能较好的解释训练集数据，并具备良好的泛化性能。预测均方根误差RMSEP=5.844 6，预测相对分析误差RPD=3.879 2>2.5，模型可以较为准确地预测样品的木糖含量。通过对比发现，RJFA-PLS模型的各项评价指标均优于PLS模型，RMSEP降低了112.7%，R²、RPD和R²_p分别提高了21.8%、52.5%和24.6%。而Lasso算法在基于本数据集的木糖含量预测上表现不佳。在此次实验条件下，使用以上方法建立的模型比PLS模型及Lasso模型更适用于木糖含量的预测。本方法解决了木糖含量检测结果滞后的问题，还为木糖在线检测技术的研究提供了先决条件。
		2025 Vol. 45 (07): 1916-1923 [摘要] ( 10 ) PDF (2562 KB) ( 4 )

	1924	太赫兹光谱结合机器学习算法快速测定冻干胡萝卜的水分含量
		孙梦¹，成军¹，刁庶¹，韩天宇²，于志龙¹，李璟文²，谢云飞^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-1924-08
		水分含量对冻干胡萝卜的质量和货架期具有至关重要的影响。然而，传统的水分测量方法费时低效。因此，该研究旨在探索一种基于太赫兹时域光谱（THz-TDS）与机器学习（ML）技术相结合的快速、无损检测方法，用于测定冻干胡萝卜的水分含量。试验采集140个不同水分含量样本的时域光谱数据，基于光学参数提取模型，获得样品的吸收系数和折射率光谱。为了提升光谱数据的质量，对获得的光谱进行移动平均（MA）平滑和SG平滑预处理，随后采用竞争自适应重加权采样（CARS）、连续投影算法（SPA）、无信息变量消除（UVE）三种特征提取算法，从原始光谱数据中筛选出与水分含量密切相关的特征光谱变量。最后，采用偏最小二乘回归（PLSR）、反向传播人工神经网络（BPANN）和极端梯度提升（XGBoost）三种机器学习算法构建了定量预测模型，并利用模型评价指标对这些模型进行了全面评估，以确定检测冻干胡萝卜水分含量的最佳光学参数与最优算法组合。结果表明，吸收系数光谱准确有效地反映了水分信息，预处理有效去除了光谱噪声，特征提取确定了与水分相关的关键变量，BPANN展现出最优的定量预测性能。其中，基于吸收系数光谱的SG-CARS-BPANN模型表现出最强的预测性能（R²_C=0.971 2，RMSEC=0.007 3，R²_P=0.936 6，RMSEP=0.010 7）。这些发现表明，太赫兹和机器学习的结合可以实现冻干胡萝卜水分含量的快速无损检测，所建立的方法具有用于在加工和储存期间实时监测冻干果蔬中水分含量的潜力。
		2025 Vol. 45 (07): 1924-1931 [摘要] ( 6 ) PDF (10761 KB) ( 4 )

	1932	近红外光谱检测鲜食玉米可溶性固形物含量
		杨光辉^1，3，张永立^1，2，3，王美蟠^1，3，刘燕德⁴，姜小刚⁴，孙静^2，3，周新群^2，3，韩太林^1
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-1932-08
		我国是世界上鲜食玉米生产和消费大国。可溶性固形物含量（SSC）是衡量鲜食玉米品质的关键指标，目前迫切需要有效的快速无损检测方法以应对市场的检测需求。为实现鲜食玉米SSC的快速无损检测，本研究建立基于近红外光谱特征结合化学计量学方法的鲜食玉米SSC预测模型。以甜玉米为研究对象，利用实验室自主搭建的近红外检测装置，探索基于鲜食玉米物料的多点采集方法；获取果穗中部的近红外漫反射光谱，经马氏距离法剔除异常光谱后，选取103个样品进行建模。数据集按照4：1的比例划分成训练集和测试集，应用Savitzky-Golay平滑（SGS）、标准正态变换（SNV）、多元散射校正（MSC）、一阶导数（FD）以及去趋势（DT）等五种算法对光谱数据进行预处理，建立SSC全波段预测模型。采用竞争性自适应重加权算法（CARS）、连续投影算法（SPA）以及随机蛙跳算法（RF）进行特征波段选择，建立基于偏最小二乘回归算法（PLSR）和支持向量机回归算法（SVR）的SSC特征波段模型。结果表明：SNV、MSC以及FD取得了较好的预处理效果，与全波段建模相比，特征波段模型预测精度显著提升。SNV预处理结合CARS特征提取所建立的“SNV-CARS-PLSR”模型表现最优，训练集决定系数（R²_C）、训练集均方根误差（RMSE_C）、测试集决定系数（R²_P）、测试集均方根误差（RMSE_P）、剩余预测偏差（RPD）分别为0.869、0.219、0.858、0.191、2.715。相较于SNV预处理的全波段模型，“SNV-CARS-PLSR”模型在测试集的R²_P提高了12.3%。对比不同特征波段模型建模方法，基于SVR建立的“SNV-CARS-SVR”模型稍优于基于PLSR建立的“SNV-CARS-PLSR”模型，“SNV-CARS-SVR”模型的R²_C为0.881，RMSE_C为0.207，R²_P为0.869，RMSE_P为0.185，RPD为2.843。该研究可为基于近红外光谱技术实现鲜食玉米果穗SSC的快速检测提供技术支撑。
		2025 Vol. 45 (07): 1932-1939 [摘要] ( 11 ) PDF (3897 KB) ( 5 )

	1940	基于扩散核注意力的致病菌拉曼光谱分类研究
		吴纾蕾^1，2，张家天^1，2，王佳俊²，党世杰²，赵凌霄²，陈奕博^2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-1940-06
		目前临床致病菌鉴定方法时效性较差，期间可能延误最佳治疗时机以及增加细菌耐药性。因此开发一种快速、准确、无培养的致病菌鉴定技术具有较高的临床应用价值。拉曼光谱能直接作为快速识别菌种的分子指纹，计算机辅助分类使其在致病菌鉴定领域崭露头角。然而，现有研究中基于机器学习和卷积神经网络的分类方法具有泛化性差、特征挖掘能力不足等问题，使得致病菌分类精确度难以提高。因此，本研究创新性地提出了基于扩散核注意力的Raman Transformer（RaTR）深度学习网络。RaTR通过使用基于径向基核函数的核注意力计算方式提升网络挖掘拉曼光谱特征的能力、提高模型分类精度，并引入扩散过程以提高模型泛化能力。此外，使用离散小波变换处理输入数据，缓解参数数量庞大和小样本问题。基于开源致病菌拉曼光谱Bacteria_ID数据集和ATCC数据集进行效果验证，对比实验结果表明，RaTR在上述两个数据集的分类准确率分别达85.83%、84.73%，验证了RaTR的分类准确性以及良好的泛化性。最后，对模型进行光谱关键特征可视化，验证了其挖掘特征的有效性。
		2025 Vol. 45 (07): 1940-1945 [摘要] ( 5 ) PDF (14612 KB) ( 3 )

	1946	基于K-means-CNN的复杂牌号混合合金样品分类研究
		马耀安¹，黄裕婷¹，张健豪¹，曲东明¹，扈蓓蓓²，刘碧野²，杨光¹，孙慧慧^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-1946-07
		激光诱导击穿光谱（LIBS）技术通过超短脉冲激光聚焦样品表面形成等离子体，进而对等离子体发射光谱进行分析，从而确定样品的物质成分及含量, 是一种具有制样简单，非接触测量，现场适应能力强，分析速度快的高效元素分析方法。使用LIBS技术进行元素分析，成分分类识别是研究的关键方向，目前LIBS技术主要应用于岩石矿产检测，环境监测，化学品识别相关领域，而对多种成分复杂牌号混合合金分类问题研究较少。常用高性能精确分类算法通常对计算资源要求高，难以搭载在要求便携性，小型化的LIBS系统中。MPL-T-1064激光器产生脉冲激光，通过前置镜组调制光路，激发Al, Fe, Cu多种牌号合金的混合样品采集数据。使用主成分分析方法（PCA）对数据进行预处理，输入K均值聚类算法（K-means），卷积神经网络（CNN）模型中进行分类。使用K-means无法对复杂牌号合金进行精细分类，但在大类区分工作中准确率达到99.97%。CNN可以对复杂牌号合金进行精细分类，准确率达99.15%，但对计算资源要求相对较高。针对上述问题，设计了一种融合算法，使用K-means算法处理混合合金光谱数据，对相同种类不同牌号的样品进行粗分类，将一次分类后的数据输入CNN模型进行精细分类，在Al, Fe, Cu十种牌号样品的混合合金光谱中分类准确率达到99.35%，在5折交叉验证中准确率达99.52%，验证了算法在分类准确的同时具有较好的泛化能力。融合算法分类准确率相比K-means算法提高了39.65%，运行速度相比CNN算法加快21.94%。为多种成分复杂牌号混合合金分类问题提供了高效，快速，准确的方法。为更加轻量化，便携化的LIBS系统发展方向提供了新的思路。
		2025 Vol. 45 (07): 1946-1952 [摘要] ( 6 ) PDF (4744 KB) ( 4 )

	1953	紫禁城东北崇楼彩画材料的科学分析
		蒋祎¹，潘皎¹，段鸿莺^2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-1953-08
		东北崇楼位于紫禁城外朝区域，是紫禁城三大殿院落独有的建筑，是外朝建筑群中的重要组成部分。东北崇楼始建于明代永乐时期，后因遭遇大火而被重建修缮，内檐现存的建筑彩画属于清早期雅伍墨旋子彩画，保存状况良好，是研究清早期彩画的重要样本。通过使用金相显微镜、激光拉曼光谱仪、扫描电子显微镜-能谱仪、X射线衍射分析仪、热裂解气相色谱质谱仪多种分析仪器，对取自东北崇楼的10个彩画样品和1个红色油饰样品进行了科技分析。结果显示，东北崇楼内檐建筑彩画符合清早期官式彩画的特征，结合文献查阅结果，推测后期没有进行重绘修缮。彩画所用颜料分别为碱式氯化铜、石绿、铅白、白垩，有机颜料靛蓝，以及炭黑颜料。绿色颜料由碱式氯化铜与石绿混合而得，白色颜料由铅白和白垩混合而得。油饰中的红色颜料为朱砂、铁红，铁红在朱砂下方起衬色作用。地仗工艺采用单批灰的做法，以砖灰作为无机填充材料，混合有机粘结材料熟桐油，覆盖在木基层表面，而后颜料与熟桐油混合，绘制于地仗之上，绘制工艺符合清式彩画由深色入浅色的工艺顺序。本研究为首次对紫禁城东北崇楼建筑彩画的综合分析，不仅为其后期的保护修缮提供了基础信息，亦为清早期的官式建筑彩画研究提供了宝贵材料。
		2025 Vol. 45 (07): 1953-1960 [摘要] ( 8 ) PDF (27933 KB) ( 4 )

	1961	绿色氟羟磷灰石热处理及颜色成因探究
		岳素伟^1，剡晓旭^2，陈思敏²，罗洁²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-1961-07
		磷灰石标准化学式为[Ca₁₀(PO₄)₆ (F, Cl, OH)₂]，是一种应用广泛的无机非金属材料和重要的地质指示矿物，也是常见的宝石品种。磷灰石中Ca²⁺可被二价过渡族金属阳离子（Fe²⁺、Mn²⁺等）、稀土元素离子（La³⁺、Ce³⁺、Gd³⁺等）或碱金属和碱土金属离子（K⁺、Na⁺、Sr²⁺等）类质同象替代，从而呈现黄色、绿色、蓝色、紫色及变色效应。绿色氟羟磷灰石经650 ℃–700℃热处理转变为鲜艳的蓝色，具有较高的观赏性和商业价值。运用电子探针（EPMA）、傅里叶变换中红外光谱（Mid FT-IR）、紫外-可见光光谱（UV-Vis）和电子顺磁波谱（EPR），测试与观察热处理前后氟羟磷灰石的化学组成以及不同温度下颜色变化。结果显示，样品化学成分主要由Ca²⁺和P⁵⁺及少量的N⁵⁺组成，N⁵⁺主要以—NH₂形式少量替代[PO₃]，表明样品形成与生物化学作用密切相关。样品热处理前后的UV-Vis特征显示，垂直于c轴方向的吸收带主要位于264～402和584～804 nm区域，其颜色主要由Ce³⁺和Mn²⁺类质同象替代畸变八面体中的Ca²⁺形成蓝绿区透过窗所致。热处理前绿色磷灰石样品中的缺陷主要为离子心F^--O^--F^-，以及由Ce³⁺类质同象替代CaⅠ位所致的空穴心O^2--O^--V和OH^--O^--V，热处理后由于空穴心的恢复则主要表现为Mn²⁺替代CaⅠ和CaⅡ位畸变八面体引起的离子心缺陷。结合EPR波谱表征可知，Mn²⁺在CaⅠ和CaⅡ位置均有分布，是样品呈现蓝色直接原因；Ce³⁺在CaⅠ位置类质同象替代程度较高时，样品颜色以绿色为主，反之呈现蓝色。
		2025 Vol. 45 (07): 1961-1967 [摘要] ( 10 ) PDF (7424 KB) ( 11 )

	1968	不同生长环境下的灵芝近红外指纹图谱研究
		谭方萍¹，鲁同所^1，2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-1968-11
		灵芝是一种有悠久药用历史的名贵真菌，因其种类繁多且生长环境各异，使得灵芝的真伪鉴别和品质评价面临挑战。结合近红外光谱技术与光谱预处理方法，对市场上不同生长环境的灵芝进行鉴定分析。采集分析五种灵芝的近红外图谱，利用光谱预处理方法（一阶导数、二阶导数、连续小波变换等方法进行基线校正，以及多元散射校正、标准正态变量变换等进行散射校正）消除背景、散射、噪声等干扰因素，使得光谱数据更加准确地反映灵芝的特性，深入研究基团特征吸收峰和含氢基团在近红外波段的分布特点。结果显示：不同生长环境下的灵芝菌柄与菌盖近红外光谱有明显的差异，分别呈现出独特的特征吸收峰及含氢基团分布。这些特征吸收峰与灵芝中的活性成分密切相关。产地环境（如温度、湿度、光照等，会影响灵芝的生长周期和代谢活动，进而影响活性成分的合成和积累）和栽培条件（如不同的栽培原料木屑、麦麸、石膏等，对灵芝的生长速度、菌丝长势以及单体重、菌柄长度、菌柄直径、菌盖直径、菌盖厚度等有不同程度的影响，进而影响灵芝中活性成分的含量和分布）是影响这些活性成分的关键因素，提出了一种鉴别灵芝真伪的有效方法。显著提升了灵芝产品的质量控制水平，有助于更全面地评价灵芝的品质以及市场上劣质灵芝的淘汰，确保消费者能够选择到合适的灵芝品种，满足市场需求。
		2025 Vol. 45 (07): 1968-1978 [摘要] ( 9 ) PDF (27729 KB) ( 4 )

	1979	青铜表面钼酸钠缓蚀转化膜XPS深度剖析研究
		范辰骁，李昌青，罗雨佳，何贝，杨奔^，金普军^
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-1979-07
		无机钼酸盐缓蚀剂因其绿色、低毒和高效的特性，在金属文物防护领域具有广阔的应用前景。采用不同浓度钼酸钠溶液通过化学沉积法在青铜表面构筑缓蚀转化膜，并通过电化学测试和XPS深度剖析研究其组成、结构及性能。实验结果表明，青铜试样经1 d浸泡处理后，采用0.2 mol·L^-1钼酸钠溶液处理的试样缓蚀效率较高，约为50%，而采用0.02和0.05 mol·L^-1钼酸钠溶液处理的试样缓蚀效率相对较低。随着浸泡时间的延长，0.2和0.5 mol·L^-1钼酸钠溶液处理的试样缓蚀效率逐渐下降，而0.02和0.05 mol·L^-1钼酸钠溶液处理的试样缓蚀效率呈现先上升后下降的趋势。XPS深度剖析揭示，缓蚀膜在1.25~5.00 μm范围内发生氧化还原反应，形成SnO₂、CuO、Cu₂O和MoO₂等金属氧化物。其中Cu元素呈现Cu₂O外层、Cu₂O+CuO过渡层和CuO内层的结构，而Mo元素由表层的MoO^2-₄向内层转变为MoO^2-₄+MoO₂，钼酸根在内层被还原为MoO₂。此外，试样经钼酸钠溶液处理后出现钼蓝现象，导致颜色变化明显，其中0.2 mol·L^-1溶液处理3 d的试样色差ΔE^_Lab约为25，而0.5 mol·L^-1溶液处理3 d的试样色差ΔE^_Lab约为46。本研究揭示了钼酸盐缓蚀膜的化学组成及结构特征，为其在金属文物防护中的应用提供了重要借鉴。
		2025 Vol. 45 (07): 1979-1985 [摘要] ( 10 ) PDF (10325 KB) ( 5 )

	1986	面向火灾爆炸的瞬态高温场检测系统设计
		肖菊¹，郝志勇¹，周蔓兰¹，胡伟兆²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-1986-06
		温度场的瞬态分布是评估爆炸毁伤程度的重要指标。火灾过程中的爆炸、爆燃等现象会给抢险救援带来极大的风险，故研究爆炸过程中瞬态温度场的变化规律，毁伤范围等对提高消防灭火安全性十分必要。为了对爆炸过程中瞬态温度场的分布范围及温度值进行定量分析，搭建了一种基于光谱归一化的辐射测温系统。现有文献中主要利用辐射测温的方式测量爆炸火焰，多采用单一波长计算爆炸区域内的亮温场，但这样无法解算真温值。针对该问题，设计了一种基于多波长组合窄带滤光片分区采集的图像获取结构，提出了一种光谱归一化辐射测温算法。系统由成像透镜组、多波长组合窄带滤光片和多光谱相机构成。成像透镜组用于收集待测区域的爆炸辐射，并实现准直与聚焦。多波长组合窄带滤光片是将4个不同特征波长的窄带滤光片拼接在一起，使面阵CCD感光面上可以同时获取图像。该设计以牺牲1/4的空间分辨率的代价换取同时获取4个特征波长的测试图像。最后由多光谱相机同时获取4个特征波长条件下的多光谱图像，再通过处理模块完成基于辐亮度的温度反演，最终获得爆炸区域内的温度场及瞬态变化过程。实验采用S16型热电偶传感器标定爆炸区域实际位置上的瞬时温度，采用M20型红外热像仪的测试结果标定爆炸区域的温度场瞬态范围。热电偶传感器温度测试结果显示距离1.0与5.0 m处，最高温度分别为1 625和810 ℃。本系统的反演结果分别为1 602和783 ℃，相对误差均值为3.1%。热像仪的范围测试结果显示，最大范围为6.9 m×6.0 m。本系统为7.2 m×6.3 m，相对误差均值小于5%。验证了本系统采用4个特征波长分区图像反演爆炸区域瞬时温度场的可行性。实验结果显示，该系统的瞬态温度反演精度高，且具备三维温度场重建能力，支持爆炸范围动态识别能力。在火灾爆炸等领域具有更大的应用潜力和实用价值。
		2025 Vol. 45 (07): 1986-1991 [摘要] ( 10 ) PDF (24181 KB) ( 4 )

	1992	绝缘子污秽高光谱检测的特征波长筛选方法比较
		李加加¹，王相峰¹，黄飞林¹，刘勇¹，姚轩²，杨辉²，程宏波^2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-1992-07
		表面污秽会影响绝缘子的绝缘性能，给电力系统带来危害。现行检测方法需要停电取样，操作繁琐且费时费力，高光谱分析可以实现非接触式不停电检测，在绝缘子污秽检测中具有较好的应用潜力。为降低绝缘子表面污秽高光谱检测的数据处理量，提高绝缘子高光谱数据分类识别的准确率，依据现行人工试验样本制备标准，制作了盐密度0.22 mg·cm^-2、灰密度0.1 mg·cm^-2和盐密度0.3 mg·cm^-2、灰密度0.1 mg·cm^-2的两种不同污秽等级的绝缘子人工污秽样本各3个。对不同污秽等级的绝缘子样本进行高光谱采样，在每个样品上选取15个区域提取区域光谱数据，共得到90组光谱数据，选取训练集样本63个，测试集样本27个。利用竞争性自适应重加权算法（CARS）、连续投影算法（SPA）、无信息变量消除法（UVE）对绝缘子高光谱数据的特征波长进行筛选，搭建支持向量机分类模型，利用多元散射校正（MSC）、标准正态变化（SNV）、一阶导数、去卷积法、移动平均滤波、基线校正、归一化、小波变换方法对光谱数据进行预处理，利用测试的样本数据进行了分类试验，对比了不同预处理方法与特征波长筛选方法组合后的分类效果。试验表明预处理后的数据可以提高分类识别的准确率，经预处理后识别准确率最低为51.85%，最高可达96%，高于未经处理情况下的40.74%。特征筛选可以降低原始光谱数据的维度，SPA是三种方法中筛选效率最高的，平均筛选率可达3.56%。筛选后可提高分类识别的准确率，原始数据经CARS筛选后分类识别的准确率可由40.74%提升到74.07%。对光谱数据进行预处理辅以特征波长筛选，可大大提升污秽绝缘子分类识别的准确率，MSC-CARS、SNV-CARS、MSC-UVE、归一化-UVE组合处理后的分类识别准确率都可达到100%，CARS、SPA、UVE结合8种预处理后测试集平均分类准确率分别为87.05%、86.25%、83.47%，表明预处理与特征筛选结合后对于改善数据质量、提高模型性能具有重要作用。光谱数据经过预处理和特征波长筛可以有效降低原始数据维数，简化模型复杂度，提高绝缘子污秽分类识别准确度。
		2025 Vol. 45 (07): 1992-1998 [摘要] ( 7 ) PDF (6447 KB) ( 4 )

	1999	激光入射角对高频激光诱导击穿光谱信号强度及重复性的影响研究
		杨文锋¹，谢旻玥¹，钱自然¹，李绍龙¹，曹宇²，林德惠¹，吕双祺¹，杨晓强¹，华海杰¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-1999-09
		原位、实时的在线监测技术有助于提升飞机蒙皮激光除漆过程的可控性。激光诱导击穿光谱（LIBS）是一种高效且快速的元素分析技术，通过激光材料作用过程中产生的等离子体光谱信息快速分析漆层元素变化，实现智能化激光可控除漆。LIBS技术在地质探测、成分检测、过程监测等领域也展现了广泛的应用潜力。而受监测对象外轮廓或表面形态限制，采用LIBS技术进行探测、检测、监测时，不可避免出现激光以非垂直入射方式与材料表面作用，促使诱发的等离子体光谱强度及稳定性出现波动，影响基于LIBS技术的地质探测、成分检测、过程监测结果。因此，为提高LIBS分析的准确性，需要考虑激光入射角对LIBS光谱强度及重复性的影响。论文针对飞机蒙皮自由曲面或几何突变区域的激光除漆LIBS在线监测，采集了不同激光入射角下的LIBS光谱，采用基线校正对原始光谱进行数据预处理，并选取6条特征谱线作为分析光谱，研究了激光入射角对LIBS光谱特征信号强度及其重复性的变化规律与成因。结果表明，在激光入射角从90°下降至60°（间隔5°）范围，特征峰强度随激光入射角的减小总体呈“先增大后减小”的规律，其中特征谱线Ti Ⅰ 429.926 nm对激光入射角有较好的敏感程度和响应特性。当激光入射角为75°时，特征谱线Ti Ⅰ 429.926 nm的特征峰强度相比于激光入射角为90°的特征峰强度增加了近145%，该结果说明激光入射角的选取有利于提升光谱信号质量、增强信号强度。此外，特征谱线Ti Ⅰ 429.926 nm的特征峰强度在激光入射角75°~65°范围内重复性较好，而其余元素特征峰强度在激光入射角为85°时重复性较好。本研究阐述了激光以垂直、非垂直入射方式时LIBS特征光谱的联系和差异，揭示了激光入射角对LIBS特征信号多维度特性的影响机制，可为激光非垂直入射时的LIBS探测、检测、监测提供借鉴和参考。
		2025 Vol. 45 (07): 1999-2007 [摘要] ( 9 ) PDF (21457 KB) ( 4 )

	2008	基于色彩感知的通用高保真光谱图像压缩
		梁玮^1，2，蔡磊^1，2，郝雯^1，2，金海燕^1，2，侯煜³
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-2008-09
		针对光谱图像在特定再现环境下的色彩高保真复制等领域的应用，为增加通用性，提升压缩效率，进一步存储传输，本文提出了特定光照中基于视觉感知特性的通用低复杂度色彩高保真光谱图像压缩方法。首先研究特定再现环境中光谱图像的色彩再现原理，设计重建光谱图像色彩误差衡量方式，进而提出特定光照中光谱图像色彩保真压缩的失真指导准则。基于色彩失真指导准则，得出压缩原理，进而设计光谱预处理、空谱去冗余方法、编码方法和优化策略，最终提出可供高保真再现的光谱图像压缩方法。在失真指导准则方面，首先构建了光谱图像的色彩分解环境，提出了对光谱图像在特定照明下（单一或者混合照明）进行色彩感知信息提取的矩阵算子；然后，利用色彩感知信息提取算子，采用色彩感知误差衡量光谱图像于色彩测度上的偏差；最后，提出用于指导压缩环节的光谱图像色彩感知失真准则。基于该准则提出针对性压缩原理，设计了本文压缩算法流程。首先，对光谱数据色彩感知加权预处理，采用色彩感知信息提取算子，获得特定再现条件下保持光谱特性的光谱色彩感知数据；然后，基于色彩感知压缩原理，对色彩感知光谱数据进行APWS-RA编码，命名为W_SF-APWS-RA。光谱图像解码分为两个阶段。首先，对压缩码流进行编码的逆处理，形成重建的光谱色彩感知数据矩阵；然后，采用设计的可逆色彩感知提取算子，通过感知信息提取矩阵算子的逆矩阵与重建光谱色彩感知数据矩阵相乘获得重构光谱图像。实验表明，在相同比特率下，较低复杂度压缩APWS，APWS-RA及色彩再现类WF-APWS-RA，W_SF-APWS-RA编码不但能够更加有效地保留特定再现条件下的光谱色彩信息，具有最优秀的变光照色彩再现稳定性，同时可有效提升光谱重建精度。因此，新方法亦可泛化用于遥感等领域，具有重要实用价值。
		2025 Vol. 45 (07): 2008-2016 [摘要] ( 13 ) PDF (41210 KB) ( 7 )

	2017	基于注意力机制的BiGRU土壤光谱全氮预测模型研究
		剧伟良¹，杨玮^1，2，宋亚美¹，刘楠¹，李浩¹，李民赞^1，2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-2017-09
		土壤全氮含量是评估土壤肥力的关键指标，其精确测定对于提升农作物产量和品质具有重要意义。运用近红外光谱分析技术预测土壤全氮含量已被证明是一种有效的解决方案。由于土壤光谱数据具有高维性和复杂的时间序列性，传统模型往往难以捕捉其中的关键信息，从而影响预测结果的准确性。为此基于600份土壤样本的近红外光谱（900～1 700 nm），开展了土壤全氮（STN）含量光谱预测方法研究，提出了一种基于注意力机制的双向门控循环单元模型（BiGRU-Attention）。首先通过SG滤波和SNV预处理方法优化了光谱数据，随后通过CARS特征筛选算法将光谱的波长数由198精简为30个关键特征波长，剔除冗余信息，降低了建模的复杂度。BiGRU-Attention模型利用更新门和重置门有效控制信息流动，使得模型忽略不重要的光谱数据，并保留影响预测精度的关键信息。通过结合双向GRU的双时序处理优势，模型能够同时处理光谱序列的正向与反向输入，从而增强模型对边缘数据的关注能力，更全面地捕捉土壤光谱数据中的前后依赖关系。此外，模型通过注意力层的QKV矩阵计算每个部分的重要性，并根据序列中的前后关联信息动态决定关注哪些特征，通过计算注意力权重矩阵，为每个输入数据分配权重，生成更相关的上下文矩阵，进而增强模型的预测精度。实验结果表明，与其他模型相比，BiGRU-Attention模型能更好地理解波段之间的相互关联，在预测结果上表现更佳，光谱数据在经过特征筛选后，模型在测试数据集上的决定系数R²达到了0.87，均方根误差RMSE为0.20 g·kg^-1，表现出良好的预测性能。该研究为土壤养分快速检测提供了技术支持，为建立高精度的土壤全氮含量预测模型提供了方法与参考。
		2025 Vol. 45 (07): 2017-2025 [摘要] ( 6 ) PDF (8185 KB) ( 4 )

	2026	基于蒙特卡洛的柚果多组织层全透射光传输仿真与内部品质无损检测试验
		陈鑫¹，徐赛^2*，陆华忠³，梁鑫²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-2026-08
		柚果皮厚、体积大，造成光谱信号强度低，导致内部品质无损检测效果差。该研究提出了基于蒙特卡洛的柚果多组织层全透射光传输仿真与试验内部品质无损检测，通过测定柚果多组织层光学特性参数对柚果多组织层光子飞行距离和概率进行模拟，得到光子在柚果多组织层相互作用后光传输结果，再根据柚果多组织层光学特性参数建模仿真，改变光源入射角度及探测器旋转角度对柚果多组织层光传输进行仿真，寻找最优光源入射角度和探测器旋转角度，最后搭建试验平台进行验证，可见/近红外光谱数据经过平滑处理（SG）, 标准正态变换（SNV）预处理，竞争自适应重加权采样（CARS）特征提取，偏最小二乘回归（PLSR）建模。研究结果表明，光子在果皮油胞层飞行距离最长，衰减最严重，存活概率最低，在果肉瓣中飞行距离最短，存活概率最大。光源入射角度36°，探测器绕Z轴旋转10°是最优光传输参数，最优光传输参数训练建模结果显示，训练集R²和RMSEC分别为0.89和0.25，预测集R²和RMSEP分别为0.84和0.38，未经参数优化的光传输训练建模结果显示，光源入射角度0°，探测器旋转0°，训练集R²和RMSEC分别为0.85和0.27，预测集R²和RMSEP分别为0.80和0.34，光源入射角度18°，探测器绕Z轴旋转10°，训练集R²和RMSEC分别为0.80和0.34，预测集R²和RMSEP分别为0.73和0.74，光源入射角度36°，探测器绕Y轴旋转10°，训练集R²和RMSEC分别为0.69和0.25，预测集R²和RMSEP分别为0.60和0.83。本研究得到的柚果多组织层全透射光传输参数可柚果内部品质的无损检测效果，同时为其他多组织层水果全透射光传输仿真与试验内部品质无损检测研究提供了参考。
		2025 Vol. 45 (07): 2026-2033 [摘要] ( 7 ) PDF (9563 KB) ( 8 )

	2034	改进潜在低秩和反锐化掩模的红外与可见光图像融合
		冯准若¹，李云红^1*，陈伟重¹，苏雪平¹，陈锦妮¹，李嘉鹏¹，刘欢¹，李仕博²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-2034-11
		针对低光场景下红外与可见光图像融合中存在的图像显著性信息提取不全和细节弱化等问题，提出了一种改进潜在低秩和反锐化掩模的红外与可见光图像融合算法。首先，将红外与可见光图像进行分块和向量化操作，并将其输入到潜在低秩（LatLRR）模型中，利用互逆重构操作从红外图像中提取出低秩分量，从可见光图像中提取出基本显著分量；其次，将基本显著分量通过引入各向异性扩散的反锐化掩模滤波(ADUSM)进行逐项差分运算，进一步分解为深层显著细节分量和多层次细节特征；然后，对低秩分量采用视觉显著性图规则进行融合，确保显著性目标在融合图像中得到更好的保留和增强，对深层显著细节分量采用局部平方熵最大化进行融合，通过设定最大活动性系数，最大程度保留深层显著性细节分量，提升融合图像的整体质量和视觉丰富性。对多层次细节特征采用最大空间频率的加权平均策略进行融合，自适应不同图像的多层次细节特征，提高整体图像的视觉清晰度和对比度。最后，将本方法与Bayesian、Wavelet、LatLRR、MSVD和MDLatLRR算法在TNO和M3FD数据集上进行对比分析，实验结果表明，本算法相比于传统的潜在低秩算法，平均梯度、信息熵、标准差和空间频率指标分别提高了31%、2.1%、4.4%和34%，综合主观评价和客观评价分析，本方法生成融合图像不仅具有丰富的纹理细节和清晰的显著性目标，且与多种方法相比具有明显的优势，有效解决了低光环境下图像显著性信息提取不全的问题，具有较强的泛化能力，充分验证了改进潜在低秩和各向异性扩散的反锐化掩模滤波结合在红外与可见光图像融合领域的有效性和可行性，对红外与可见光图像融合的发展及应用具有重要的科学价值。
		2025 Vol. 45 (07): 2034-2044 [摘要] ( 5 ) PDF (42738 KB) ( 4 )

	2045	基于空谱增强变换的高光谱壁画图像修复
		张勉¹，赵家昱^1*，周晗²，廉玉生²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-2045-09
		壁画和彩绘的无损修复是建筑文化遗产保护和传承的重要课题和研究热点。高光谱成像技术具有“图谱合一”的优势，可同时获得图像目标的二维空间信息和一维光谱信息；能在无接触、无需独立样本的条件下，对壁画和彩绘文物进行光谱数字典藏和无损分析，已经成为文物数字典藏、修复和分析的重要技术手段。现有的RGB彩色壁画图像修复方法，无法实现高光谱图像中多波段光谱信息的典藏、修复和分析；此外，现有的基于卷积神经网络的深度生成式彩色壁画图像修复方法，存在空间结构和光谱特征建模能力不足、全局信息探索和建模能力弱等缺点，严重影响图像的修复精度。为解决以上问题，本文提出一种基于空谱增强变换的高光谱壁画图像修复方法。首先将待修复的高光谱壁画图像光谱降维，转换为RGB彩色图像；然后，利用提出的基于空谱增强变换的生成对抗网络，对该RGB彩色图像的空间和颜色信息进行修复；提出的修复网络分为空间信息预修复网络（Spa-PIN）和空间-颜色信息修复网络（Spa-Color-IN），结合空间注意力和光谱注意力模块（SAESA），实现壁画图像的有效修复。在空间信息结构重建阶段，着重于壁画图像的基本形态与纹理重构；在色彩修复阶段，则进行空间注意力和光谱注意力的增强，提高修复质量；最后，利用提出的聚类BPNN将修复的RGB图像升维重建，得到修复的目标高光谱图像数据立方体。本文提出的空谱增强变换注意力机制对图像特征进行空间坐标卷积融合和光谱立方体局部-全局注意力融合，可同时关注图像全局和局部范围的空谱相关性，增强空谱细节的修复能力。公共数据集上的实验结果表明，与当前的三种先进修复方法比，本方法具有最优的定量指标和修复效果，可有效、准确地修复高光谱壁画彩绘图像，为壁画和彩绘等建筑遗产的高精度典藏、修复和分析提供新的先进技术手段。
		2025 Vol. 45 (07): 2045-2053 [摘要] ( 9 ) PDF (28217 KB) ( 6 )

	2054	FY-3E太阳辐照度光谱仪可见光波段在轨光谱漂移特征分析与修正
		谭小凤^1，2，齐瑾^2，3，4，李占峰⁵，张鹏^6，7
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-2054-07
		太阳辐照度光谱仪（SSIM）是我国首台自主研制的在大气层顶开展太阳连续光谱监测的跟踪式辐照度光谱仪，它搭载于第二代极轨气象卫星风云三号黎明星（FY-3E）。SSIM的光谱范围为165~2 400 nm，在紫外和可见光波段具有1 nm的光谱分辨率，以及0.1和0.25 nm间隔的采样率，能够捕捉太阳精细光谱特征。针对SSIM可见光波段获取的太阳光谱结构，利用国际上最新发布的高分辨率太阳参考光谱TSIS-1 HSRS(Total and Spectral Solar Irradiance Sensor-1 Hybrid Solar Reference Spectrum, TSIS-1 HSRS)为定标基准，分析2021年9月至2023年11月期间光谱的在轨变化特征，评估在轨光谱定标精度。基于太阳参考光谱的夫琅禾费吸收线特征，利用仪器发射前测定的光谱狭缝函数卷积后得到与仪器特征相匹配的参考光谱，筛选出9个夫琅禾费特征波长，基于光谱匹配方法计算波长偏移，分析在轨波长偏移随时间的变化特征，并建立精细化订正方法提升仪器在轨光谱定标精度。针对晨昏轨道对日观测的轨道运动特征，首先分析了多普勒频移的年变化特征，评估其在可见光波段可引起的波长最大偏移区间为-0.005~0.001 nm(700 nm 处)。基于太阳夫琅禾费吸收线方法发现可见光波段光谱漂移的长期变化呈现周期性波动，与在轨初期相比，410 nm吸收线波长偏移的波动范围大致为-0.032~0.025 nm，分析认为波长偏移与仪器温度的周期性波动有关，各特征波长偏移与SSIM光栅温度的相关系数在-0.766~-0.964之间，存在强的负相关。针对波段内不同光谱位置的漂移特征，利用光谱匹配方法分段滑动计算波长偏移，再对其进行拟合修正，修正结果显示光谱定标精度优于0.028 nm，消除了卫星发射过程和在轨工作环境变化对光谱精度的影响，以及仪器温度周期性波动导致的波长偏移，长期稳定性较好，有效提升了SSIM在轨光谱定标精度。本文可为宽波段太阳光谱仪的在轨光谱定标研究提供参考。
		2025 Vol. 45 (07): 2054-2060 [摘要] ( 9 ) PDF (4820 KB) ( 8 )

	2061	基于高光谱数据和Stacking集成学习算法的金矿品位快速反演
		毛亚纯，夏安妮^*，曹旺，刘晶，文杰，贺黎明，陈煊赫
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-2061-07
		金矿资源具有重要的经济和金融价值，不仅为国家提供了贵重的金属资源，推动经济增长，还在增强货币稳定性和国际金融市场中的避险能力方面具有现实意义。然而，当前矿山用于金矿品位测量的化学分析法尽管精确，但存在耗时长、成本高以及药剂污染等多种问题，无法实现基于实时品位信息的矿石品位与选矿方法的自动化调整。相比之下，可见光-近红外光谱分析法因其高效、绿色环保及原位测定等优势，逐渐成为估算矿区金属品位的有效替代方法。为此以中国辽宁省二道沟、凌源和排山楼三个金矿为研究区，共采集了389个金矿样本，以SVC便携式地物光谱仪测试的高光谱数据和化学分析数据为数据源。首先对原始光谱数据进行Savitzky-Golay平滑(SG)处理，并分析金矿的光谱特征，发现反射率与金品位具有一定相关性，且在455 nm处具有金的吸收特征，基于此，利用主成分分析法(PCA)、等距特征映射(ISOMAP)和局部线性嵌入(LLE)算法对原始光谱数据进行降维处理，对应降维结果的维数分别为6, 5, 5。最后基于随机森林（RF）、极端随机树（ET）、决策树（DT）、梯度提升树（GBDT）和自适应增强（Adaboost）、极端梯度提升树(XGBoost)和Stacking集成学习算法对降维后的数据建立了金品位预测模型。研究结果表明，Stacking集成学习方法在各方面性能均优于单一模型，其中LLE-Stacking组合模型的精度最高，预测值与真实值的R²为0.972，RPD为5.935，平均相对误差为0.231。利用本方法可以快速准确预测矿粉中金的品位，相比于传统模型的品位反演精度有明显的提升，为矿山金品位的快速、原位测定提供了新的技术手段，对金矿的高效开采具有重要意义。
		2025 Vol. 45 (07): 2061-2067 [摘要] ( 6 ) PDF (22795 KB) ( 4 )

	2068	基于半监督光学分类的白洋淀叶绿素a浓度反演方法
		陈雯玥^1，2，赵起超^1，2*，杨秀峰^1，2，韩宝辉^1，2，3，张雨晴^1，2
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-2068-10
		利用遥感技术反演叶绿素a浓度(Chlorophyll-a，Chl-a)被认为是实现水体富营养化监测的有效途径。由于内陆水体光学性质复杂且存在较大时空分异性，单一的反演模型难以准确反演Chl-a浓度，基于水体光学分类结果进行针对性建模反演是内陆水体Chl-a反演的重要技术方法之一。以白洋淀为研究区，以实测反射光谱和Chl-a浓度为数据源，提出一种基于半监督光学分类的反演方法。首先，为确保分类后各类别样本数量足以支持反演模型的构建，按照7∶1的比例对样本进行划分建模集和验证集。通过多种光谱指数及摩尔投票算法选取出白洋淀具有代表性的标记样本。其次，选取模糊C均值聚类算法和随机森林算法构建半监督分类器，基于获取的代表性标记样本，进一步挖掘未标记样本中的潜在信息，提高未标记样本的分类精度。最后，针对各水体类型分别建立反演模型，计算各水体类型的质心光谱，利用距离权重进行混合加权获取最终反演结果。结果表明，白洋淀水体可根据光谱特征分为浮游植物主导型、中间型和悬浮物主导型，不同类型水体具有较为明显的光学性质差异，根据光学分类结果可针对性选择最优反演模型，提升反演精度。与传统的光学分类策略相比，本方法表现最佳，其平均相对误差、均方根误差和平均绝对误差均有所下降，能更加准确的反演Chl-a浓度(MRE=0.10，RMSE=0.126 μg·L^-1，MAE=0.106 μg·L^-1)。此外，应用ZY01-02E影像数据进行Chl-a反演，能够有效揭示Chl-a浓度的空间分布状况。该方法展现出在水体富营养化监测中的应用潜力，也为内陆水体Chl-a浓度的遥感反演提供了新思路。
		2025 Vol. 45 (07): 2068-2077 [摘要] ( 6 ) PDF (12834 KB) ( 3 )

	2078	郑州地区商代都邑夯土建筑材料研究
		谷天旸^1，2，师东辉³，杨树刚³，宋国定^4，张玉修^5
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-2078-09
		夯土建筑遗址是郑州地区商代考古的重要发现之一，为了解商代的建筑技术提供了实物证据，也蕴含着与社会组织、生产活动和文化现象相关的大量信息。以郑州地区商代都邑——郑州商城和小双桥遗址建筑夯土为对象，测定其硬度、孔隙度和界限含水率指标，开展X射线衍射分析、X射线荧光分析、扫描电镜观察，深入了解夯土材料的主要元素组成、物理性质和力学性能等，分析夯土材料的成分特征，以及夯筑前后夯土内部结构、性质的变化特征和所反映的人类活动特点。结合样品的考古学背景信息，认为郑州地区商代都邑性遗址建筑夯土的夯筑质量较高，这一阶段的夯土建筑技术处于平稳发展期，其原材料大多取自遗址附近较为常见的黏质土壤。某些特定建筑类型或部位夯土样品的成分和性质呈现出显著差异，表明先民基于对区域环境和土壤特性的初步认识，在夯土原材料的选择和处理上可能与不同建筑类型、部位的功能需求有关。此外，在总结经验的基础上提出对夯土科技分析的思考与展望，为后续研究提供有益借鉴。
		2025 Vol. 45 (07): 2078-2086 [摘要] ( 9 ) PDF (26945 KB) ( 4 )

	2087	拉曼测量大气细颗粒物表面过渡金属离子催化的SO₂非均相反应摄取系数
		曹雪¹，孙久乂¹，王彩丽²，李可舒³，蔡华²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-2087-06
		细颗粒物(PM_2.5)污染主要由人类活动产生的微米、亚微米气溶胶颗粒或者微液滴，但其形成机制尚不清楚，而缺少相应的有效解决办法。要实现对我国城市PM_2.5污染的精准防控，取决于我们对二次气溶胶形成机理的深入认识。当前存在的瓶颈和难点在于气溶胶及其前驱物的关键理化参数(如摄取系数)仍然无法实现准确测量。这将极大地限制了我们对二次气溶胶的形成、快速长大、碰撞重组等演变规律的认识。因此，为了认清大气颗粒物形成机制，必须实现对细颗粒物演变过程中的关键理化参数进行精确测量。硫酸盐是我国大气PM_2.5重要组成部分，但现有化学模型普遍低估了PM_2.5霾污染事件中硫酸盐的浓度，有关SO₂在气溶胶液滴中的表面氧化过程、液滴中过渡金属离子(TMI)催化过程等还有很多不清楚的地方，表明我们对大气中SO₂的转化机制仍存在认识不足。获得硫酸盐二次转化动力学数据，确定二次无机气溶胶的快速长大机制，准确测量大气中痕量气体在颗粒物表面的摄取反应速率是定量分析大气非均相反应的关键参数。利用激光共焦显微拉曼光谱仪测量氯化铵液滴中Fe(Ⅲ)催化SO₂氧化动力学过程，根据SO^2-₄的自发拉曼光谱信号随时间的变化，建立了SO₂与单液滴进行非均相反应摄取系数的精确测量方法，研究了外场条件下痕量SO₂气体与单液滴之间的反应动力学过程。该方法验证了表面动力学过程，并测定了反应摄取系数。
		2025 Vol. 45 (07): 2087-2092 [摘要] ( 7 ) PDF (4981 KB) ( 9 )

	2093	黄河流域典型水库溶解性有机质的荧光光谱特征
		武俐¹，常苗¹，来梦媛¹，赵同谦^1*，王亮²
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)07-2093-08
		小浪底水库是黄河流域最大的水利工程项目，每年进行的水沙调控可减轻下游河道淤积，但水库调蓄会改变河流的水动力条件，探究溶解性有机质（DOM）光谱特征在水库调蓄前后的差异，对进一步揭示黄河流域水生生态系统的变化至关重要。于2021年对小浪底水库水沙调控期前、水沙调控期（调水期和调沙期）、水沙调控期后的水体样品进行采集，分析水库DOM荧光光谱参数的变化特征，使用三维荧光光谱耦合平行因子法，解析DOM组分及其来源，结合水体水质参数，通过相关性分析和冗余分析（RDA），阐明影响水库DOM荧光特征变化的关键因子。结果表明：①小浪底水库DOM的荧光指数和腐殖化指数在各时期无明显变化，库区水体DOM呈强自生源、弱腐殖化特征；水沙调控期间，DOM的自生源指数和新鲜度指数明显降低，库区微生物活动等产生的新近自生源DOM减少。②小浪底水库DOM共解析出4种荧光组分，不同时期的组分组成存在差异，非水沙调控期C1和C2组分为类腐殖质物质，C3和C4组分属于类蛋白质物质；水沙调控期C1、C2和C3组分为类腐殖质物质，C4组分是类蛋白质物质。水沙调控前水库DOM以类蛋白质物质为主（52.95%）；调控期水库排水排沙造成外源DOM进入水体，导致该时期DOM的类腐殖质物质荧光强度占比显著增加（78.53%）；水沙调控期后DOM的类腐殖质物质荧光强度占比为58.80%。③相关性分析结果表明，水温（WT）、流量和含沙量是影响小浪底水库DOM来源的主要因素，非水沙调控期DOM浓度主要受外源输入的类腐殖质影响，组分酪氨酸的降解可能与pH和电导率（EC）有关；RDA分析发现，pH、WT和EC是影响DOM组分在不同时期产生差异的主要环境因子。研究结果可为黄河流域水库DOM的荧光特征研究提供基础数据，为进一步揭示水体扰动对黄河流域碳循环的影响提供科学依据。
		2025 Vol. 45 (07): 2093-2100 [摘要] ( 9 ) PDF (11150 KB) ( 3 )

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