光谱学与光谱分析

■ 加入收藏　 ■ 设为首页

返回首页　|　English

　　首页 | 期刊介绍 | 编委会 | 投稿简则 | 投稿须知 | 获奖情况 | 被收录情况 | 影响因子 | 期刊订阅 | 联系我们 | 专利保护知识问答 | 版权转让协议 | 介绍信(格式) | 保密审查单 | 投稿模板

编辑部公告

	第三届光谱技术及应用大会

	期刊引证信息快报

	祝贺《光谱学与光谱分析》副主编常俊标教授当选中科院院士

	本刊声明

	投稿注意事项

	《光谱学与光谱分析》稿件流程

	期刊社决定采用ScholarOne Manuscripts在线投稿审稿系统

	敬告读者——本刊全文上网

忘记密码?

输入电子邮件地址取回您的帐号信息

在线期刊

预出版文章摘要

摘要点击排行

全文下载排行

友情链接

	中国科学技术协会

	中国光学学会

	中国知网(CNKI)

	万方数据

	中国化学会

	中国光谱网

	中国物理学会

文章快速检索

2025年 45卷 10期刊出日期：2025-10-01

论文

论文

	2701	原位红外光谱技术在生物质转化研究中的应用
		卢思，陈晓丽，梁正，王小曼，苏秋成，亓伟，付娟^*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2701-10
		生物质是地球上最丰富的生物可再生资源，已被认为是替代化石资源缓解全球能源和环境危机的潜在能源。作为碳的唯一可再生来源，生物质可通过多种催化手段和转化途径转化为各种高价值化学品和能源密集型生物燃料。在生物质的转化利用过程中，分析反应物、中间体、副产物和产物的结构和组成等信息对于深入研究反应路径和反应机制，提高转化效率至关重要。具有高灵敏度和实时性的原位红外光谱技术，是基于傅里叶红外光谱的原理，通过装配原位反应池来在线监测实际条件下进行的化学反应，获得物质在反应过程中随反应条件而变化的特征谱图，在生物质转化的分析研究中具有广泛的应用前景。本文综述了近年来原位红外光谱技术在生物质转化研究中的应用，介绍了利用原位红外光谱技术表征分析生物质的转化机理，表征手段包含透射、漫反射（DRIFTS）和衰减全反射（ATR）等模式。针对生物质高价值利用的不同转化策略进行了分类综述，重点讨论了原位红外光谱技术在研究热解反应、化学催化反应、电催化反应机理等方面的最新进展，反应过程涉及氢解、加氢、氧化、还原、异构化等多种催化手段，通过跟踪反应物结构和官能团的变化，深入研究反应路线、反应机制和反应动力学。并总结了原位红外光谱技术不同的测试模式分别在研究热解反应、化学催化反应、电催化反应机理时的优势和局限。最后，针对目前原位红外光谱技术应用于生物质转化过程中存在的一些挑战和困难，展望了原位红外光谱技术的发展方向和潜力，包括对原位池进行技术优化以提升极端反应条件的适配性和发展原位红外光谱与质谱、拉曼光谱的多模态联用技术，为深入研究生物质转化机理带来更为积极的影响。
		2025 Vol. 45 (10): 2701-2710 [摘要] ( 21 ) PDF (11289 KB) ( 19 )

	2711	核磁共振波谱和红外光谱在研究离子液体催化CO₂与邻氨基苯腈反应机理的应用及进展
		孙中远，郭昱君，许映杰^*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2711-09
		核磁共振波谱(NMR)和红外光谱(IR)是两种常用的谱学检测方法，不仅可以用于物质含量分析和分子结构鉴定，而且还能通过其吸收峰的强度与位置，从分子层面来表征分子间相互作用位点、类型和强度等重要微观信息，已被拓展应用于研究化学反应机理。CO₂资源化利用是当前绿色化学研究热点之一。离子液体(ILs)具有蒸汽压低、热稳定性高和结构与性质可调的特点，作为一种新型、绿色的催化剂广泛应用于CO₂与邻氨基苯腈反应，能同时活化CO₂和邻氨基苯腈，在无金属、温和条件下使常压CO₂高效化学转化为具有生物活性的喹唑啉-2,4(¹H, ³H)-二酮及衍生物，显示出了优异催化性能和潜在应用价值。因此，其化学反应机理引起了广大研究者的浓厚兴趣。掌握化学反应机理是有效调控反应的前提，而借助正确、合适的检测方法来表征ILs与反应底物之间的相互作用信息，是研究化学反应机理的有效途径和关键步骤。为此，为了更好地了解和掌握NMR和IR等谱学方法在研究ILs催化CO₂与邻氨基苯腈反应机理中的应用及进展，在简述ILs催化CO₂与邻氨基苯腈反应发展的基础上，首先介绍了NMR和IR技术的自身特点及其在研究该反应机理中所发挥的作用；其次，重点聚焦¹H NMR、¹³C NMR、¹⁵N NMR、¹⁸³W NMR、FTIR和in-situ FTIR等手段在表征ILs与CO₂或邻氨基苯腈相互作用机制、反应过程中新形成(消失)的基团和形成可能的反应中间体等方面所取得的应用进展，结合文献调研详细分析了NMR和IR技术在研究化学反应机理中的独特优势与存在的问题，并提出了可能的解决思路和方案；最后，为进一步推广NMR和IR技术应用于化学反应机理研究提出了合理建议，即利用二维NMR和IR光谱获得更精细的分子结构和相互作用信息，进一步确定催化剂与底物的相互作用位点与类型，再结合DFT计算和分子动力学模拟等理论方法获得的反应过程中底物的电子结构和体系的能量变化，准确地获取反应中间体和过渡态的结构信息，从而更加清晰地阐明反应机理，这将迎来NMR和IR在研究化学反应机理的新发展。
		2025 Vol. 45 (10): 2711-2719 [摘要] ( 18 ) PDF (10692 KB) ( 13 )

	2720	小型化可见/近红外光谱仪在叶片和果实无损检测中的研究进展
		张旭¹，谢卓君¹，覃子权¹，赵瑞杰¹，刘文政¹，白雪冰¹，熊晓林^2*，刘旭¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2720-10
		叶片的生理指标可反映作物生长状态，果实的理化参数则能表征其品质特征，高效检测叶片和果实的关键指标是实现精细农业的重要前提。可见/近红外（Vis/NIR）光谱通过捕获物质分子振动与电子跃迁信息，同步采集可见光波段和近红外波段信息，可有效地无损检测样品的组成成分和内在结构。目前台式光谱仪成本高、体积大、功耗高，因此难以用于现场检测。商用便携式光谱仪和手持式光谱仪的价格有所降低但智能化水平不高，限制了小型化光谱仪的规模化应用。为实现更具经济性、高效性、灵活性的光谱检测，Vis/NIR光谱仪的小型化成为一个重要的研究方向。近年来，传感器技术和微机电系统（MEMS）的发展推动了光谱仪小型化的演变，数据处理优化和机器学习建模的发展推动了光谱检测精确性的提升。本文对比了小型化Vis/NIR光谱仪开发过程中的结构设计、光谱仪集成、模型迁移等关键技术，分析了预处理、异常值剔除、特征提取等光谱数据处理优化方法，讨论了定性预测模型构建、定量预测模型构建及预测模型评价指标，综述了小型化Vis/NIR光谱仪对叶片理化指标（叶绿素、含氮量、含水量等）检测和果实品质指标（糖度、可滴定酸、颜色等）检测的国内外最新研究进展，总结了在叶片和果实无损检测中存在的问题，并对小型化Vis/NIR光谱仪研究方向作了展望。这些研究成果为Vis/NIR光谱仪技术的发展提供方向性指导，对作物叶片和果实检测领域的应用推广具有重要参考价值。
		2025 Vol. 45 (10): 2720-2729 [摘要] ( 20 ) PDF (11419 KB) ( 16 )

	2730	基于激光诱导击穿光谱结合深度学习的肺部肿瘤诊断方法研究
		孙浩然¹，赵春园¹，林晓梅²，高勋³，方健^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2730-07
		肺癌作为世界范围内发病率和死亡率最高的恶性肿瘤，其诊断结果直接影响患者的治疗方案及术后复发几率，传统诊断方式往往依靠医生主观判断，且过程复杂，检测周期较长，因此急需一种能提供客观量化指标且快速检测的肺部肿瘤诊断方法。本文的目的是首次评估激光诱导击穿光谱技术（LIBS）结合深度学习网络模型作为快速和原位诊断肺部病变组织的潜力。基于癌变组织中元素成分定量变化，通过LIBS对45名患者提供的肺部肿瘤及正常组织进行快速检测，从而获取病变及正常组织间的元素差异信息，在此基础上通过多变量分析法选取了Ca、Na、K等6种元素共12条特征谱线作为模型输入量进行分析，针对肿瘤及正常组织光谱数据存在复杂预处理和特征提取困难的问题，设计了1种以ResNet18为主干网络的深度学习光谱特征处理体系，同时设计了3种机器学习模型，结合随机森林特征提取方法，建立了二次递进式的机器学习光谱特征处理体系进行比对。结果表明，深度学习网络模型识别能力明显高于其他3种机器学习模型，其精确度、灵敏度、特异度分别达到了99.6%、100%、99.3%，分别有140组肿瘤组织，139组正常组织光谱数据识别正确，模型F-Measure、Recall以及Kappa系数分别达到了99.6%、99.7%以及99.3%，说明模型在保证识别精度的同时，对不同种类光谱数据的识别能力较为均衡，具有良好的泛化性与鲁棒性。以上研究表明，针对肿瘤及正常组织中高维且抽象的光谱特征信息，与传统化学计量方法相比，深度学习网络模型中卷积与池化区域能够更高效地挖掘非线性特征，从而将肿瘤及正常组织内部中相似信息和差异信息快速找出。通过LIBS与深度学习结合的检测方式能够在肺癌诊断场景中提供病变组织的客观量化信息，可以作为一种快速、精确和鲁棒性的肺部肿瘤诊断方法。
		2025 Vol. 45 (10): 2730-2736 [摘要] ( 17 ) PDF (6743 KB) ( 9 )

	2737	基于WPS-GMM的土壤XRF光谱重叠峰解析方法研究
		李唐虎²，甘婷婷^1，4，赵南京^{1，2，3，4，5}，殷高方^1，4，5，汪颖^1，3，4，李星池^1，3，4，盛若愚^1，3，4，叶紫琪^1，3，4
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2737-10
		X射线荧光（XRF）光谱法作为重金属现场快速检测的重要技术，当用于土壤重金属检测时，由于土壤所含元素较多，XRF光谱中存在部分元素特征谱峰交叉重叠问题，影响重金属特征谱峰提取及定量分析准确性。针对该问题，提出一种基于小波峰锐化-高斯混合模型（WPS-GMM）的土壤XRF光谱重叠峰解析方法。该方法通过离散小波变换对重叠峰进行峰锐化，以增强信号中的重要局部特征，明确子峰峰位，并以其作为先验约束条件，对重叠峰构建高斯混合模型，进一步通过最大化似然估计模型参数，获得重叠峰中各子峰中心峰位、积分面积等相关信息，实现重叠峰的解析。将所建WPS-GMM方法用于土壤XRF光谱中Ni Kα-Co Kβ、Cu Kα-Ni Kβ、Zn Kα-Cu Kβ三组典型重叠峰解析及重叠峰中主峰对应重金属Ni、Cu、Zn的定量分析，并将结果与传统仅基于高斯混合模型（GMM）的重叠峰解析方法对比，验证所建方法的准确性。结果表明：与GMM方法相比，所建WPS-GMM方法对土壤XRF光谱三组重叠峰中Ni Kα、Ni Kβ、Cu Kα、Cu Kβ和Zn Kα子峰峰位解析的准确率平均分别提高了77.55%、47.03%、52.65%、22.07%和8.43%，积分面积解析准确率平均分别提高了74.05%、80.17%、61.62%、28.29%和43.59%；用于Ni、Cu、Zn定量分析的准确率平均分别提高了73.23%、68.47%、47.62%；并且用于工业用土、农用土、建筑用土三种不同用途土壤中Ni、Cu、Zn 准确定量分析均具有更好的普适性。因此所建WPS-GMM方法能够更准确获取不同土壤XRF光谱中重叠峰的子峰信息，更有利于提高土壤重金属XRF定量分析准确性。该研究为土壤重金属XRF现场快速准确检测提供了重要的方法基础。
		2025 Vol. 45 (10): 2737-2746 [摘要] ( 16 ) PDF (9057 KB) ( 6 )

	2747	锌基配位聚合物的制备、荧光及染料吸附性质
		王策
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2747-07
		以1,3,5-苯三甲酸配体合理构建了一种新的三维（3D）多孔金属-有机骨架（MOFs）{[Me₂NH₂][Zn(btc)]·DMF (1)}。采用红外光谱、X射线单晶衍射、粉末X射线衍射（PXRD）、热重分析（TGA）、等手段研究了化合物1的结构特征。首先测试了化合物1的激发光谱、发射光谱，并探索了其在水溶液中对不同阴阳离子的荧光响应情况，实验结果表明，化合物1能够从不同离子中有效识别Fe³⁺和NB离子，其中Fe³⁺和NB的检出限分别为5.52×10^-7和6.94×10^-7 mol·L^-1。进一步测试了化合物1对水溶性染料的吸附效果，可选择性吸附刚果红（CR）染料，吸附量可达302.33 mg·g^-1。经过5个循环的实验，化合物1对CR的去除率仍为88.2%。因此，化合物1在处理印染废水方面具有很大的潜在优势。
		2025 Vol. 45 (10): 2747-2753 [摘要] ( 16 ) PDF (7112 KB) ( 9 )

	2754	氦大气压介质阻挡放电等离子体发射光谱分析与电压-流量协同调控机制
		陈兴旺，SSEKASAMBA Hakim，任凯文，李卫星，王子燕，唐晓亮^*，邱高
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2754-06
		大气压介质阻挡放电（APDBD）由于其在大面积上均匀、温和地产生活性组分而引起了人们的广泛关注。然而，在不同的放电模式下，等离子体的活性组分浓度、电子激发温度和密度等特性尚不清楚。本研究提出“电压-流量协同调控机制”，系统探究氦APDBD等离子体中电子参数与放电模式的演化规律，旨在为工业级等离子体源设计提供理论支持。实验采用环-环电极、管式DBD反应器，通过发射光谱分析与电学诊断，解析活性粒子浓度及电子参数动态特性。研究发现，大气压氦介质阻挡放电等离子体中主要活性粒子包括激发态氦原子He I、氢原子H_α、氧原子O I、羟基OH（A-X）、氮分子离子N⁺₂(B-X)、激发态氮分子N₂(C-B)和N₂(B-A)。采用玻尔兹曼斜率法和H_α谱线Stark展宽对等离子体电子激发温度(T_e）和电子密度(n_e)进行诊断，揭示放电模式与电子参数的耦合机制表现为三阶段演化：控制氦气流量0.5 SLM，低电压区间(9~11 kV)，氦APDBD表现为均匀放电模式时，随输入电压增大，电子激发温度缓慢上升，增幅为56%，电子密度呈下降趋势，降幅为36%；中电压区间(11~15 kV)，非对称丝状放电模式时，电子激发温度、电子密度迅速上升，增幅分别为983%和221%；高电压区间(15~18 kV)，为对称丝状放电模式时，电子激发温度迅速降低，降幅达79%，而电子密度保持相对平衡。此外，电子激发温度随氦气流量增加而降低，电子密度随氦气流量增大保持相对平衡。研究显示，输入电压调控可实现等离子体放电模式的转换，而协同氦气流量可调控电子激发温度，为大气压等离子体在材料制备、改性和生物医学等应用领域的参数优化提供了协同调控的方式。
		2025 Vol. 45 (10): 2754-2759 [摘要] ( 18 ) PDF (3826 KB) ( 6 )

	2760	外电场作用下1,5-二硝基萘的分子结构和光谱研究
		李译铎¹，冯志芳¹，陈东明²，张倩¹，姚宁¹，张平¹，陶亚萍³，赵文来⁴，杜建宾^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2760-07
		1,5-二硝基萘（DNN）是一种非常重要的化工原材料，在多个领域被广泛采用，但其分子结构和光谱的外场效应还未见报道。因此，基于密度泛函理论（DFT）中的B3LYP方法，在def2-TZVP基组水平上，对不同外电场下分子的基态几何结构进行了优化，并计算了其红外（IR）光谱。在此基础上，基于含时密度泛函理论（TDDFT）研究了外电场对DNN分子紫外-可见（UV-Vis）光谱的影响。结果表明：在0～0.02 a.u.外电场作用下，DNN分子的几何构型改变明显；诱导偶极矩与永久偶极矩的方向相同，总偶极矩随着外电场的增强而增大；分子总能量随着外电场的增强而降低；1 348和1 579 cm^-1处的红外吸收峰分别归属于N17-O18和N17-O19、N20-O21和N20-O22的对称、非对称伸缩振动，两者在外电场作用下都发生了能级劈裂，振动斯塔克效应明显；分子在200、235和353 nm附近出现3个紫外吸收峰，200和235 nm的吸收峰分别归属于E1和E2带，是由苯型体系中的π—π^跃迁所产生，353 nm的吸收峰归属于B带，是由芳香族化合物中的π—π^跃迁引起的；在外电场作用下，UV-Vis吸收峰出现红移，摩尔系数先增大后减小；在分子的二维UV-Vis光谱中，同步图对角线上200 nm处形成一个较强自相关峰，证明该峰对外电场变化非常敏感。总之，外电场对DNN分子的影响十分显著。这项工作为DNN的各种潜在应用提供了一定的理论指导，同时也对萘的其他硝化产物的研究有参考价值。
		2025 Vol. 45 (10): 2760-2766 [摘要] ( 18 ) PDF (7338 KB) ( 9 )

	2767	发光有机多孔聚合物简便合成及其水相百草枯检测性能
		李颖^1，孙稚菁¹，胡侠¹，任国杰¹，孙录¹，初珊珊¹，孙丽君²，贡卫涛^2
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2767-07
		伴随着人口数量的迅速增长，现今社会对于粮食的需求量也在激增，同时导致了杀虫剂、除草剂等农药的过度使用。其中，随着生态系统的循环，部分农药流向自然环境中，造成了严重的环境问题，包括对大气、水体和土壤等的污染及对生态系统的破坏。此外，长期接触农药还会导致不同的疾病，例如白血病，淋巴瘤和各类癌症等，严重危害人体健康。因此，开发高效的残余农药检测材料和方法是当前亟待解决的问题。传统的色谱以及电化学分析等方法虽然具有灵敏度及准确度高等优点，但是存在仪器设备昂贵以及预处理步骤复杂等客观因素，不利于实现快速及原位检测。荧光光谱技术近年来发展迅速，在快速检测领域显现出良好的前景，但是存在小分子荧光探针稳定性不佳，容易光漂白的问题；金属-有机框架（MOFs）材料，同样也被广泛尝试用于农药检测领域，然而较差的化学稳定性尤其是水稳定性，限制了其在农药检测领域的进一步发展推广。有机多孔聚合物(POPs)材料是一类由 C、H、O、N等轻质元素通过稳定的共价键连接的新型多孔材料，在传感、催化、环境处理以及能源等领域都得到广泛应用。但在水相中实现对残余农药的有效荧光检测当前还鲜有报道。因此，我们通过简单的超声合成方法在乙酸水溶液体系中将具有聚集诱导发光(AIE)特性的四苯乙烯基单元和富氮的酰肼单元连接，成功制备了具有强荧光发射性能的有机多孔聚合物TPE-OMe，并以百草枯(Paraquat)农药为模型研究了聚合物TPE-OMe在水相中对百草枯的荧光检测性能。研究结果表明，聚合物TPE-OMe对百草枯具有高灵敏的检测能力，Stern-Volmer系数为2.82×10⁴ （mol·L^-1）^-1，其检测限可以达到4.84×10^-7 mol·L^-1。
		2025 Vol. 45 (10): 2767-2773 [摘要] ( 20 ) PDF (8055 KB) ( 5 )

	2774	秋月梨最佳采收期近红外光谱预测：考虑环境光变化和仪器台间差校正
		孙旭东¹，龙涛¹，王加华²，冯绍然³，曾体伟⁴，谢冬福¹，付伟¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2774-09
		适时采收是提高秋月梨果实采收优质率和贮藏品质的重要科学探索。果园环境光变化和仪器台间差会导致实验室内建立的预测树上果实品质数学模型的性能下降。为了减少果园环境光变化和仪器台间差的影响，采用全局模型、外部参数正交化（EPO）方法对环境光影响和仪器台间差进行校正，并预测秋月梨的最佳采收期。采用2019年到2020年之间采集的599枚秋月梨样品建模，80枚秋月梨作为差异矩阵样品，2023年7月至9月采集的120枚秋月梨作为预测集。经过全局模型和EPO校正后，偏最小二乘回归（PLSR）模型的预测能力均有提高，全局模型最优、EPO次之。经过全局模型校正后，仪器A的模型预测仪器B的数据，决定系数由0.11提高到0.68，可溶性固形物（SSC）的预测均方根误差（RMSEP）由1.2%降低到0.69%。同时进行台间差和环境光变化全局模型校正后，决定系数由0.46提高到0.79，RMSEP由1.23%降低到0.70%。采用全局模型修正后的最佳模型预测最佳采收期，手持式仪器的预测结果与破坏性分析结果一致性较好，实验果园的最佳采收期为2023年8月26日，55%的采样秋月梨SSC含量超12%，满足采收标准。结果表明，全局模型校正能同时有效减小仪器台间差和环境光变化对模型预测性能的影响。本研究验证了采收期预测能提高秋月梨的采收品质，为秋月梨最佳采收期无损预测提供了参考。
		2025 Vol. 45 (10): 2774-2782 [摘要] ( 27 ) PDF (4510 KB) ( 13 )

	2783	光谱法和分子对接模拟研究去甲去氢斑蝥酰亚胺缩肉桂醛与人血清白蛋白的相互作用
		曾造，张浩，樊乙宁，闫金玲
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2783-07
		去甲去氢斑蝥素类化合物是一类具有抗癌活性的药物，其与人血清白蛋白（HSA）的相互作用机理对了解该类药物的性质具有重要意义。以呋喃、肉桂醛和马来酸酐为原料，合成了去甲去氢斑蝥酰亚胺缩肉桂醛（DCIC），其结构经NMR确证。采用荧光光谱法、位点竞争和分子对接模拟研究了DCIC与HSA的相互作用机理。荧光光谱表明，DCIC对HSA的猝灭机制为静态猝灭，在298、303和313 K时，猝灭常数分别是8.53×10⁴、7.05×10⁴和6.05×10⁴ L·mol^-1；303 K时结合位点数为0.978，吉布斯自由能为-25.75 kJ·mol^-1；焓变ΔH＜0，熵变ΔS＜0，可知DCIC与HSA之间的作用力主要是氢键和范德华力。根据Forster能量转移定律，计算出两者间结合距离为3.946 nm，小于7 nm，表明DCIC对HSA为非辐射能量转移的静态猝灭。同步荧光显示该化合物使色氨酸（Trp）残基周围微环境的疏水性增加。位点竞争实验表明DCIC与HSA主要是在亚结构域ⅡA (site Ⅰ）结合。分子对接模拟表明DCIC与HSA主要通过氢键结合，最优结合能为-25.44 kJ·mol^-1，结合位点为site Ⅰ，结果与光谱法、位点竞争实验一致。本研究结果可以为DCIC在人体的贮存、运输、药代动力学等研究提供重要的理论依据。
		2025 Vol. 45 (10): 2783-2789 [摘要] ( 14 ) PDF (8944 KB) ( 6 )

	2790	基于LED诱导荧光和调制解调技术的机油检测及量化研究
		王馨懿^1，2，马伟鑫^1，2，马崇皓^1，2，王伟³，权家祥³，姬中华^1，2*，赵延霆^1，2
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2790-06
		针对机械制造行业中机油泄露检测的需求，提出了一种基于LED诱导荧光(LED-IF)与调制解调技术相结合的高灵敏度检测方法并做了量化研究，设计并建立了适用于一般自然光条件下的机油检测系统。具体地，利用出光口光功率为20 mW、波长为365 nm的LED激发机油样品，采用光电探测器探测处于410～460 nm的辐射荧光，作为机油检测依据。采用滤光片和二色镜分别对光源和荧光频率进行纯化，这一方法可以有效降低来自环境光源对机油荧光信号的干扰。为了进一步增强微弱荧光信号的检测灵敏度，引入调制解调技术，使滑动滤波窗口数据量、调制幅度、调制频率和增益因子达到最佳参数配置来优化系统性能。此时相比于未采用调制解调技术，信噪比提高了70 dB。基于LED-IF调制解调技术，进而研究了对机油容积和油膜厚度的量化检测。在10 mm的检测距离下，机油容积的检出限可以达到0.189 μL，在内径为32 mm 的水上可检测的机油油膜厚度检出限为0.2 μm。实验测试结果不仅验证了LED-IF调制解调技术在微量机油量化检测中的有效性，还展示了该系统在自然光环境下的应用潜力。与传统的激光诱导荧光结合光谱仪的检测技术相比，该方案具有更低的成本、更小的体积和更高的安全性。
		2025 Vol. 45 (10): 2790-2795 [摘要] ( 13 ) PDF (5930 KB) ( 9 )

	2796	LIBS结合鲸鱼优化算法对石油焦中微量元素的快速定量分析研究
		张梦璠¹，李茂刚^1，刘一江¹，闫春华¹，张天龙²，李华^1，2
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2796-08
		石油焦是通过原油中重质碳氢化合物的高温裂解反应形成的碳质固体产物，因其高碳含量（80%~95%）、高热值及优异的导电性能，被广泛应用于电解铝阳极材料、冶金燃料、石墨电极及锂离子电池负极材料等领域，在工业生产中具有重要的应用价值。石油焦中，Fe和Cu等过渡金属元素不仅会降低石油焦的导电性能与热稳定性，还可能引发电极材料副反应，导致电池容量衰减。本文提出了一种基于激光诱导击穿光谱（LIBS）技术结合鲸鱼优化算法的混合建模方法，用于石油焦中Fe和Cu元素的快速定量分析。通过集成LIBS的高通量、无损检测优势，鲸鱼优化算法（WOA）的智能特征选择能力，以及偏最小二乘（PLS）回归的高维数据处理特性，构建了高效的分析模型。首先，通过采集19组石油焦样本的LIBS光谱数据，系统考察光谱数据的预处理策略，包括归一化（normalization, Nor）、多元散射校正（multiple scattering correction, MSC）、标准正态变换（standard normal variate, SNV）、一阶导数（first derivative, D1st）、二阶导数（second derivative, D2nd) 及小波变换（wavelet transform, WT）的组合优化，筛选对Fe、Cu元素定量分析最有效的预处理组合。通过实验验证，SNV-2nd-WT组合预处理显著提升了模型预测能力（Fe元素的交叉验证决定系数R²_CV=0.9464，均方根误差RMSE_CV=12.95 mg·kg^-1；Cu元素的R²_CV=0.914 6，RMSE_CV=8.84 mg·kg^-1）。进一步结合WOA算法优化特征选择与模型参数（鲸鱼数量、迭代次数、阈值），参数优化后，Fe元素和Cu元素的特征波长分别从5 784个降至88个和23个，最终模型的预测精度进一步改善：Fe元素预测集R²_P=0.947 0，RMSE_P=7.35 mg·kg^-1；Cu元素R²_P=0.953 8，RMSE_P =6.31 mg·kg^-1。该方法提供了一种高效的解决方案，能够快速检测石油焦中存在的微量金属。
		2025 Vol. 45 (10): 2796-2803 [摘要] ( 21 ) PDF (7448 KB) ( 6 )

	2804	基于高光谱技术的朱墨时序光谱差异特征分析及分类
		李昌盛，高树辉^*，李开开
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2804-12
		朱墨时序检验是法庭科学文件检验的核心内容，通过鉴别印章与打印或书写字迹的先后顺序，为文书真伪鉴定提供关键依据。现有方法存在依赖检验人员经验及适用范围受限等问题，难以满足无损、自动化及高精度鉴别需求。尽管光谱技术结合模式识别的化学计量学方法在无损检验中展现出潜力，但在检验朱墨互溶情况的时序、模型准确率等方面仍存在不足。鉴于此，本研究提出一种融合可见光-近红外高光谱成像（Vis-NIR HSI）与模式识别的无损自动鉴别方法，实验基于多孔型激光打印机与3类印油的组合样本，每组采集10 000个像素光谱数据构建光谱差异数据集。首先通过系统性构建多角度光谱差异计算策略，精准量化时序特征；其次，创新性结合标准正态变量（SNV）光谱预处理技术与智能降维的区间变量迭代空间收缩（iVISSA）特征波长选择算法，通过噪声抑制及数据优化提升模型性能；进一步对比逻辑回归（LR）、支持向量机（SVM）、随机森林（RF）等6种机器学习模型，通过对比分析实现高精度分类。实验表明：对数比值方法能够有效增强光谱差异，SNV预处理和iVISSA特征波长筛选能够降低数据冗余并且显著增强了模型性能，最优模型为SVM、XGBoost和LightGBM，能够有效实现互溶型印章印油与激光打印碳粉组合朱墨时序的判定，经验证本文方法具有较好的泛化能力。本研究突破传统局限，展示了Vis-NIR HSI与模式识别方法深度融合检验互溶型朱墨时序的可能性，能够作为传统检验方法的辅助，对打击文书伪造犯罪具有重要的司法实践价值。
		2025 Vol. 45 (10): 2804-2815 [摘要] ( 18 ) PDF (13660 KB) ( 5 )

	2816	基于核马氏聚类的中红外光谱异常样本检测方法研究
		胡瑞^1，2，李玉军^1，2*，焦尚彬^1，2，孙鹏程^1，2，吴晨岩^1，2
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2816-06
		在烷烃类混合气体红外光谱定量分析中，人工标定样本制备流程复杂（需精确调控多组分气体浓度、环境温度及气体压力等参数），操作偏差容易导致光谱数据与标定浓度的偏离，产生异常样本。传统单一异常检测方法难以有效处理高维、非线性数据中的复杂异常模式。针对此问题，提出一种将核马氏距离（KMD）和K-means聚类协同的混合异常检测框架，创新性地将核化特征映射与动态密度聚类相结合，克服了在高维样本场景下的矩阵奇异问题及局部异常敏感度不足的缺陷。利用核马氏距离（KMD）构建非线性高维特征空间，通过协方差矩阵量化光谱-浓度映射关系异常度，设置95%置信度阈值（χ²_{0.95}）筛选潜在异常候选样本。结合K-means算法，将训练集划分为7个优化子簇（依据肘部法则确定），并通过测试样本到最近质心距离的标准差设置动态阈值剔除异常样本。最终通过逻辑与（AND）机制实现双阈值联合决策。实验采用德国Bruker Tensor27光谱仪采集938组样本（波长2.5～25 μm，分辨率4 cm^-1），以甲烷、乙烷组分气体为重点分析对象。通过偏最小二乘（PLS）回归模型验证，与传统马氏距离（MD）方法对比。结果表明，剔除异常样本后，甲烷浓度预测相对误差（MRE）从38.29%降至18.77%，较MD方法（30.44%）多降低11.52个百分点；乙烷MRE从54.51%降至26.03%，较MD方法（39.42%）多降低13.39个百分点，模型分析准确度均提高了50%以上。本研究所提出的方法不仅在理论上突破了高维空间中异常检测的瓶颈，亦在实际应用中证明了其在复杂气体混合物红外光谱定量分析中的有效性。相比传统方法，核马氏距离与K-means聚类的混合检测框架在应对非线性和多维数据时表现出显著的鲁棒性。该方法为烷烃类混合气体红外光谱定量分析中的异常数据清洗提供了一种可靠有效的解决方案。
		2025 Vol. 45 (10): 2816-2821 [摘要] ( 16 ) PDF (2203 KB) ( 5 )

	2822	铕配合物@纳米碳酸钙复合荧光材料的制备
		张四化，陶栋梁^*，徐子其，董福松，姜广鹏，金凤
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2822-06
		针对传统稀土荧光材料制备过程中环境污染严重、成本高昂及稀土资源利用率低等问题，开发了一种基于纳米碳酸钙（CaCO₃）的环保经济型铕配合物复合荧光材料Eu(TTA)₃(TPPO)₂@CaCO₃。通过以纳米CaCO₃替代传统强腐蚀性碱性试剂（如氢氧化钠、氨水、三乙胺），在温和条件下实现了铕配合物复合荧光材料的合成，反应体系pH稳定在6.93~7.23，避免了传统方法中高碱性废液的产生。以EuCl₃·6H₂O、2-噻吩甲酰三氟丙酮（HTTA）和三苯基氧磷（TPPO）为原料，通过调控CaCO₃用量（1~5 g）制备系列复合荧光材料（m₁~m₅）。采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线粉末衍射（XRD）对材料的结构进行了表征，Eu(TTA)₃(TPPO)₂（ETT）与CaCO₃成功复合，ETT的晶体结构得以保留。扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）结果表明，当CaCO₃用量为1 g时，材料中仍存在少量微米级ETT晶体颗粒（2~6 μm）；当CaCO₃用量增至5 g时（m₅样品），ETT晶体颗粒已不可见，形成较为均匀的纳米级复合结构。采用TEM的X射线光电子能谱（EDS）分析显示，CaCO₃表面存在Eu、F、P、S等特征元素，表明ETT在CaCO₃表面实现了附着。荧光性能分析显示，复合材料的激发光谱在383 nm处激发强度最大；发射光谱以617 nm（⁵D₀→⁷F₂跃迁）为主峰，展现出典型的Eu³⁺特征红光发射。其中，m₁样品的绝对量子产率达48.05%，接近纯ETT（48.70%）；即使在高CaCO₃负载量下（m₅样品），量子产率仍保持40.29%，表明纳米CaCO₃的引入并未显著牺牲材料的发光性能。荧光寿命衰减曲线分析表明，Eu³⁺在复合材料中存在三种配位环境，且CaCO₃的介入导致配位环境发生一定改变。应用测试显示，将m₁样品涂覆于395 nm LED芯片后，所得红光LED色纯度高达99.9%，亮度达27 140 cd·m^-2，展现出优异的发光性能。该方法通过纳米CaCO₃的碱性与载体功能，同步实现反应体系pH中性化及稀土配合物的高效负载，减少有机配体用量并抑制颗粒团聚，为低成本、环境友好型稀土荧光材料的开发提供了新策略。
		2025 Vol. 45 (10): 2822-2827 [摘要] ( 15 ) PDF (15925 KB) ( 6 )

	2828	河南淮阳出土战国与汉代玻璃及相关材料的科技分析
		陈艳¹，刘松^2，3，方利霞¹，袁仪梦^2，3，杨一帆¹，李青会^2，3，丁俊霞¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2828-09
		以河南淮阳地区出土的一批战国与汉代玻璃及相关材料为研究对象，利用光学和光谱学技术，包括X射线荧光光谱分析技术、激光拉曼光谱技术、光学相干层析成像技术、超景深光学显微技术等，对其进行科技分析，获取了化学成分、物相组成、内部结构、显微形貌等信息，明确了样品的材质属性、制作工艺等特征信息，探讨了其产地来源及其所反映的区域内和区域间的交流与联系。研究结果表明，所分析的样品可分为玻璃和釉陶两类。玻璃包含铅钡玻璃、铅玻璃和钠钙玻璃，釉陶为铅钡釉陶。不同遗址出土的铅钡玻璃在部分组分含量特征方面存在明显差异，表明铅钡玻璃在制作配方和采用原料方面存在多样性。钠钙玻璃为西方典型玻璃体系，同时检测到一定含量的PbO和BaO，推测可能与战国和汉代玻璃重熔工艺存在关系。河南地区发现的铅钡玻璃与楚地关系密切，而富钾的钠钙玻璃则表明其可能与中亚地区也存在联系。
		2025 Vol. 45 (10): 2828-2836 [摘要] ( 17 ) PDF (36412 KB) ( 11 )

	2837	德格县俄支寺祖拉康经堂壁画颜料的光谱学分析
		丁萌，赵凡^*，王铒，张会妮，王雅丽，胡芮，文淳子，黎俊豪
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2837-07
		俄支寺是四川金沙江流域重要的藏区寺庙，其祖拉康经堂内分布有明代、清代至近现代的壁画遗存，时代序列清晰，具有重要的艺术、历史和学术研究价值。现存壁画存在脱落、起甲、粉化等病害，亟待保护。科学认知经堂不同历史时期的壁画颜料组成特征，是保护修复工作的基础。本研究综合运用超景深显微观察、X射线荧光光谱（XRF）、X射线衍射（XRD）、激光共聚焦拉曼光谱（Raman）和扫描电镜-能谱联用（SEM-EDS）等光谱学分析技术，对绘画内容及风格差异明显、分属不同时代的经堂壁画和回廊壁画的颜料进行分析。结果表明，明代回廊壁画使用了雌黄、朱砂、铁红、石绿、石青、白云母等传统无机矿物颜料，近现代经堂壁画使用了颜料红14、铅铬黄、碱性蓝26、酞菁蓝和锌钡白等近现代合成颜料，两处壁画颜料类型差异显著。近现代经堂壁画历经数次补绘，在下层残存的部分原始壁画中检测到白云母、朱砂和石绿等无机矿物颜料。在混合颜料使用方面，通过铅铬黄和颜料红14、朱砂和白云母混合得到了橙色颜料，通过酞菁蓝和铅铬黄混合得到了绿色颜料，体现了藏族传统绘画中配色理论和技巧的传承。当前业内对于四川藏区壁画颜料分析研究工作极少，本研究深化了对俄支寺祖拉康经堂壁画的科技认知，丰富了四川藏区壁画颜料使用方面的案例。
		2025 Vol. 45 (10): 2837-2843 [摘要] ( 21 ) PDF (45598 KB) ( 13 )

	2844	论水的氢氧伸缩振动拉曼光谱学特征和分析方法
		胡庆成，马雅洁
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2844-05
		水的拉曼光谱的氢氧伸缩振动带具有多峰叠加、宽且不对称的特征，主要取决于水的复杂结构。-20~300 ℃范围内水的OH伸缩带带宽和主峰波数随温度呈现连续的变化：升温导致带宽逐渐降低和主峰持续蓝移；冷冻虽然将主峰由3 420 cm^-1移至3 130 cm^-1附近，但3 420 cm^-1附近的光谱仍有较大强度。水中广泛存在的氢键相互作用加宽了水对激光散射的随机分布的范围，可用高斯分布函数来描述，因高斯函数的指数式规律与散射截面积参数表达式中的指数形式一致。然而，用类似于范德瓦尔斯力控制下的常见简单分子的较窄的高斯峰拟合OH伸缩带不能取得良好的拟合度，除非对峰进一步加宽，表明碰撞加宽和多普勒加宽不足以解释OH伸缩带中的加宽效应。水分子间的氢键连接促使水的振动在分子间协同而离域，进而丰富了OH伸缩振动的频率；氢键四面体构型的构建引发水的分子间振动耦合，改变OH伸缩振动的频率，造成OH伸缩峰的异常加宽。我们将水中的主要氢键结构近似地划定为五种，包括两种四面体和三种非四面体构型，并对应地用五个加宽了的高斯峰来拟合H₂O的OH伸缩带。此优选的拟合方案能很好地重现不同温度、H↔D同位素取代比和盐条件下的OD/OH伸缩带光谱。
		2025 Vol. 45 (10): 2844-2848 [摘要] ( 16 ) PDF (3557 KB) ( 9 )

	2849	西藏罗布矿化点高光谱勘查启示
		代晶晶^1，2，刘治博^2，白龙洋²，宋扬^1，2，王楠²，陈伟^1，2，袁长江³
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2849-07
		冈底斯成矿带是西藏重要的铜多金属成矿带之一，发育多期关键成矿作用，以碰撞型斑岩铜多金属矿床为找矿特色。结合国产高光谱卫星高分5号厘定了冈底斯西段革吉县罗布地区的找矿潜力，随后在地表网格化采样的基础上采用便携式ASD FieldSpec4地面高光谱技术对罗布地区开展了地表短波红外精细化蚀变填图工作，辅以X射线荧光光谱测试分析探讨了罗布地区的深部找矿方向。研究发现：(1）卫星高光谱显示罗布以大面积高级泥化蚀变为主，具备斑岩-高硫化型浅成低温热液矿床找矿潜力；(2）短波红外填图揭示罗布地表蚀变矿物呈现出5类蚀变矿物组合特征：叶蜡石±硬水铝石±地开石、明矾石±高岭石±白云母、白云母±高岭石±地开石、绿泥石±高岭石、碳酸盐蚀变；(3）明矾石铝羟基诊断特征峰位移动与白云母族矿物结晶度高低可指示成矿流体温压及酸碱度变化，进而示踪热液中心位置。综合区域地质背景、蚀变矿物短波红外光谱及X射线荧光光谱异常叠加结果圈定了罗布地区2处热液中心寻找有利区，可为后续深部找矿勘查提供理论借鉴。
		2025 Vol. 45 (10): 2849-2855 [摘要] ( 22 ) PDF (30769 KB) ( 7 )

	2856	基于太赫兹光谱数据和卷积神经网络的脑胶质瘤EGFR扩增状态预测
		赵小燕^1，郑绍文¹，吴先毫¹，孙志延^2，3，陶锐^2，3，张天尧¹，袁媛¹，刘幸⁴，周大彪^2，3，张朝晖¹，杨沛^2，3
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2856-07
		脑胶质瘤是最常见的原发性中枢神经系统肿瘤，具有高度的侵袭性。其中胶质母细胞瘤(GBM)是脑胶质瘤中恶性程度最高的一种，患者在5年内存活率只有5.6%。表皮生长因子受体（EGFR）对脑胶质瘤的生长、侵袭和复发中起着重要作用，在胶质母细胞瘤中，EGFR扩增和突变已被确定为驱动因素。目前脑胶质瘤整合诊断流程受限于实验操作复杂，往往存在一定滞后性，需在手术后2周左右才能得到结果，无法为术者提供实时分子病理信息支持。本文提出了一种基于术中病理冰冻切片的太赫兹时域光谱(THz-TDS)数据结合卷积神经网络(CNN)对EGFR扩增状态进行预测的方法。术中通过THz-TDS系统采集脑胶质瘤冰冻切片的光谱数据，计算其吸收系数，并利用Savitzky-Golay滤波器将其平滑处理后，再用格拉姆角场(GAF)、马尔可夫转移场(MTF)和递归图(RP)将吸收系数分别转化成二维图像数据作为后续CNN模型的输入。为充分利用图像数据，我们采用单一图像输入、前端融合和中端融合等不同方式搭建CNN模型。通过对比分析不同模型下的受试者工作特征(ROC)曲线下面积(AUC)值发现，格拉姆角和场(GASF)与格拉姆角差场(GADF)的中端融合卷积神经网络模型预测效果最好，测试集预测的AUC值为94.74%。此外，目前常用的基于太赫兹光谱数据的预测模型中，多是利用一维光谱数据降维后结合机器学习进行分析，处理过程中会造成部分数据信息丢失。因此我们还对吸收系数结合机器学习的方法进行了训练和测试。通过对比一维数据和二维图像的不同模型结果，可以发现相较于一维太赫兹时域光谱数据进行机器学习，二维光谱图像在卷积神经网络中训练模型有着更好的预测效果。实验结果表明本文提出的基于太赫兹光谱数据和卷积神经网络模型能够实现EGFR扩增状态的实时快速预测，为研究太赫兹时域光谱在脑胶质瘤中进行分子病理学分类提供了新的思路，对术中及时调整手术策略以及尽早制定术后辅助治疗方案具有重要意义。
		2025 Vol. 45 (10): 2856-2862 [摘要] ( 15 ) PDF (4158 KB) ( 6 )

	2863	融合高光谱图谱特征的油菜角果含水率反演研究
		魏薇¹，王丹²，王博韬³，谭佐军¹，刘泉¹，谢静^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2863-12
		为了探讨基于油菜高光谱间接估测油菜角果皮含水率的潜力，于2023年3月—5月采集试验田油菜光谱和实测油菜角果皮含水率，经2种光谱预处理，和3种特征波长筛选方法及其组合，并融合高光谱图像空间纹理信息，用偏最小二乘回归（PLSR）、Lasso回归、支持向量回归(SVR) 和极限学习机（ELM）建立角果皮含水率的回归模型，同时对模型结果进行精度评价。研究结果表明：（1）光谱预处理能够突出光谱中的一些隐藏信息，对油菜光谱进行多元散射校正（MSC）和一阶导数（first derivative, FD）数学变换后更加有利于提取光谱敏感信息；（2）预处理后，采用竞争性自适应重加权算法（CARS）和迭代的保持有信息变量（IRIV）相结合的特征波段筛选方法，利用Lasso模型进行预测效果最好，测试集的R²为0.772 0；（3）针对油菜角果皮这一结构复杂、体积小、含水率分布易受几何结构影响的关键作物对象，在纯光谱信息的基础上，引入空间纹理信息，空间纹理量化了角果表面与含水率相关的空间变异和结构细节（如皱纹、凹凸），并补偿单一像元光谱因角果形状、朝向引起的变异，提升模型回归精度和预测能力，增强模型对噪声和异常值的鲁棒性，为解决复杂小尺度作物对象生理参数精准反演提供了新的有效途径。
		2025 Vol. 45 (10): 2863-2874 [摘要] ( 13 ) PDF (26925 KB) ( 6 )

	2875	基于高光谱小波变换的玉米叶片含水量估测
		肖娅婷^1，2，唐彧哲^1，2，白宇飞^1，2，王潞^1，2，李斐^1，2*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2875-10
		在植物的生命活动中，水分对于作物产量起着决定性的作用。快速检测并获知植物叶片水分状况，对于了解田间作物的生理需水特性以及相应的水分管理具有重要的意义。高光谱指数是进行作物叶片含水量无损实时估测的重要参数，然而常用的光谱指数在估测叶片含水量中受生育时期影响明显，且稳定性较差，估测精度很难达到生产要求。为了提高玉米叶片水分估测的精度，于2023年—2024年在内蒙古玉米种植的典型区域进行不同水分梯度的田间试验，测定玉米叶片三个关键生育时期的高光谱反射率，通过建立叶片含水量（LWC）与小波函数及光谱指数的关系模型，以确定表现最佳的小波函数和光谱指数，并评估他们在检测玉米叶片含水量方面的稳定性和鲁棒性。利用光谱指数和小波函数对叶片含水量进行相关性分析发现，选用的13个水分指数中MDATT指数的预测结果最好（R²=0.52），但估测精度受生育时期和层位影响较大。相比之下，连续小波变换在提高LWC估测精度的同时克服了生育时期和层位对于预测精度的影响，其中表现最佳的小波函数及其特征为Coif3（S₆W₁₇₂₅）（R²=0.83）。与光谱指数相比小波函数中的Coif3函数在估测玉米叶片含水量方面更为稳定，模型独立验证结果的决定系数R²为0.76，并且验证误差最小，RMSE和RE分别为3.08%和3.51%。研究结果可为玉米生长关键期水分的准确判断和灌溉的精准管理提供指导，从而有助于中国中西部地区玉米水肥一体化种植制度的可持续性发展。
		2025 Vol. 45 (10): 2875-2884 [摘要] ( 18 ) PDF (9044 KB) ( 8 )

	2885	高密度植被覆盖区基于无人机高光谱数据的农田土壤有机质反演
		汪杰¹，孙孝林^2*，伍丹华³，周亚男¹，刘畅⁴，曹越⁴，汤叶涛⁴，张美薇¹，王晓晴¹，曾令涛¹，崔宇培¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2885-12
		精准、高效地估测土壤有机质含量并获取其空间分布，对于农业发展、生态环境保护和气候变化应对等领域至关重要。然而，传统的农田土壤有机质信息获取方法存在诸多局限，难以满足实际需求，尤其是在高密度植被覆盖的热带和亚热带地区。当前，无人机广泛普及，并且大量基于植被遥感的土壤信息反演研究已为解决该问题提供了新的思路。为了验证该思路，本研究以广东省韶关市一块面积约75公顷的农田为研究对象，首先获取作物成熟期的无人机植被高光谱影像，并采集103个土壤样本带回实验室进行高光谱和有机质含量测定，接着采用连续小波变换对无人机植被和实验室土壤高光谱进行特征提取，最后结合随机森林算法，分别对特征提取前后的高光谱数据进行土壤有机质含量反演及制图，并与普通克里格制图进行比较。结果表明：（1）无人机植被高光谱与土壤有机质含量具有显著相关性，但无人机植被高光谱反演土壤有机质含量的准确度略低于土壤高光谱；（2）经过连续小波变换处理后，无人机植被高光谱反演土壤有机质的准确度优于土壤高光谱，但仍略低于连续小波变换后的土壤高光谱；（3）无人机植被高光谱反演土壤有机质含量的制图准确度优于传统的普通克里格方法，且非常精细。综合无人机植被高光谱在成本、效率上的显著优势，本研究认为无人机植被高光谱反演并制图土壤有机质含量的方法可为智慧农业等领域提供大量、详尽的土壤信息，具有广阔的应用前景。
		2025 Vol. 45 (10): 2885-2896 [摘要] ( 15 ) PDF (15810 KB) ( 4 )

	2897	基于高光谱成像和MSC1DCNN的大豆种子热损伤无损检测
		谭克竹¹，孙伟奇¹，卓宗慧¹，李凯诺¹，张喜海^1，2，闫超^3
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2897-09
		大豆种子由于存储和运输不当，容易产生热损伤问题。热损伤会影响种子的种质质量和发芽率，因此准确地检测热损伤大豆种子对于提高种子品质和农业生产具有重要意义。本文提出了一种基于高光谱成像和多尺度跨通道一维卷积神经网络（MSC1DCNN）的大豆种子热损伤无损检测方法。首先，通过高光谱成像系统获取大豆种子在400～1 000 nm波段的光谱数据，并对比分析不同热损伤大豆种子（正常、轻微热损伤、严重热损伤）的光谱曲线特点。发现在420～500 nm蓝光区域和750～1 000 nm近红外区域，光谱反射率随着热损伤程度的加深逐渐增大。这些变化为后续的热损伤检测提供了有效的光谱特征依据。其次，采用MSC1DCNN模型进行分类，该模型在测试集上的准确率、召回率和F1分数均达到99.07%，优于支持向量机（SVC）（F1分数为88.32%）、k-近邻算法（KNN）（F1分数为84.39%）及一维卷积神经网络（1D CNN）（F1分数为92.90%）。特别地，MSC1DCNN模型在鉴别轻微热损伤与正常大豆种子时误判率为1.39%，显著低于SVC（12.04%）、KNN（15.74%）和1D CNN（9.72%）模型。最后，还通过发芽试验验证了热损伤对大豆种子发芽率的影响。实验结果表明，热损伤显著降低了大豆种子的发芽率，进一步证实了热损伤对大豆生长的潜在危害。综上所述，本研究提出的MSC1DCNN模型为热损伤大豆种子的无损检测提供了一种有效解决方案，对种质质量检测和自动化筛选工作提供了新的思路。
		2025 Vol. 45 (10): 2897-2905 [摘要] ( 11 ) PDF (24685 KB) ( 8 )

	2906	融合多光谱与LiDAR的玉米地上生物量精准估算研究
		吴强¹，杨默含¹，段锋辉¹，王赞朴²，康家坤¹，杨浩³，杨贵军³，张志勇¹，马新明¹，程金鹏^1*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2906-09
		准确估算玉米地上生物量（AGB）是精准农业管理的核心任务。光谱遥感技术通过捕捉作物冠层不同波段的反射特性，能有效反映玉米的生理状态但易受复杂冠层结构干扰，激光雷达（LiDAR）技术则能获取玉米的高精度三维结构信息但难以揭示作物的生理特征，单一数据源在生物量估算中存在局限。因此本研究构建了融合多光谱与LiDAR数据的玉米地上生物量估算方法。实验于2021年—2022年在北京市小汤山精准农业示范基地开展，采集了140个样方数据，涵盖7个玉米品种。利用P4M多光谱无人机获取关键生长期的冠层反射光谱数据，采用M600无人机搭载Riegl VUX-1激光雷达获取三维点云数据。分别测定地上叶生物量（AGLB）、地上茎生物量（AGSB）和总地上生物量（AGB）。从多光谱数据中提取了NDVI、OSAVI等12种常用植被指数，从LiDAR点云中基于三角不规则网格（TIN）计算了最大高度（HMax）、平均高度（AspAvg）等9种结构特征。采用随机森林算法构建生物量估算模型，并通过Shapley加性解释（SHAP）方法评估特征重要性。结果显示，相较于光谱估算模型，融合模型显著提升了生物量估算精度。融合模型的决定系数R²分别达到0.80（AGLB）、0.78（AGSB）和0.73（AGB），分别提高5.2%、27.8%和12.3%；均方根误差（RMSE）分别降低至61.67、248.61和356.78 g·m^-2，分别降低8.2%、43.6%和15.4%。光谱指数和结构特征均与生物量显著相关（r=0.52~0.83），其中HMax、AspAvg及RVI、OSAVI是关键变量。SHAP分析表明，结构特征对茎生物量的贡献最显著，光谱指数对叶生物量的作用更大。研究证明了两种技术在生物量估算中的互补性和协同效应，为精准农业的作物生长监测和地上生物量估算提供了可靠的方法支持，推动了农业数字化管理和智能化发展。
		2025 Vol. 45 (10): 2906-2914 [摘要] ( 13 ) PDF (16199 KB) ( 6 )

	2915	基于BOA-VMD-AWTD算法的TDLAS检测信号降噪方法研究
		张伏^1，2，刘志华¹，颜宝苹¹，王甲甲³，付三玲^4*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2915-07
		为降低可调谐半导体激光吸收光谱技术中二次谐波信号中噪声对信号质量及浓度反演准确性的影响，本研究以重构信号与参考信号均方误差和相关性损失相结合构建优化目标函数，采用BOA优化VMD关键参数惩罚因子α、分解层数k、小波分解层数和阈值系数，获得最优参数组合，提高VMD信号分解准确性，结合本征模态函数能量分布和相关性指标，设计基于能量-相关性融合的评分机制，提升算法在不同信号特征下自适应能力。以CO气体在1 567 nm处吸收光谱为例，选取EMD、VMD、BOA-VMD、PSO-VMD及BOA-VMD-AWTD五种降噪算法通过仿真对所提方法有效性验证，仿真结果表明，BOA-VMD-AWTD降噪算法表现最佳，SNR提升14.70 dB，NCC值达0.999 3。分别采用PSO-VMD、BOA-VMD、BOA-VMD-AWTD对试验获得的二次谐波信号降噪处理，试验结果表明，0.01%～0.10%浓度范围内不同浓度CO二次谐波降噪后信号幅值线性拟合度R²达0.999。为验证BOA-VMD-AWTD算法稳定性，对预设体积浓度为0.05%CO连续采样，并对采集浓度数据稳定性分析，降噪后标准差σ为0.000 5%，噪声得到有效抑制，降噪前后信号均值保持不变，为TDLAS信号处理提供有效技术支持。
		2025 Vol. 45 (10): 2915-2921 [摘要] ( 20 ) PDF (5679 KB) ( 6 )

	2922	微结构阵列对面源黑体发射率影响模拟研究
		崔双龙，周怡萌，邢键^*，李意，李文超，何学兰
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2922-08
		红外遥感技术作为当代对地观测体系的核心，其性能提升具有重大意义。黑体辐射源作为红外探测设备定标的基准，其辐射特性直接影响数据的准确性，发射率是衡量黑体辐射能力的核心参数之一。传统腔式黑体已难以满足定标需求，面源黑体通过平面结构设计，为大口径系统辐射定标提供了新的解决方案。当前面源黑体辐射源的研究大多集中于V形槽、方锥阵列和圆锥阵列等典型结构，其发射率测试主要依赖实验手段（如傅里叶变换红外光谱仪），研发成本居高不下。为突破实验研究的瓶颈，该工作基于光线追迹的方法，通过建立包含微结构单元的等效模型及包含10⁶量级光线的仿真系统，模拟光线在面源黑体微结构中的传播，实现了对微结构几何参数（底高比、尺寸）与表面光学特性（涂层发射率、反射分量占比）的综合分析。仿真结果表明，面源黑体性能的提升主要源于结构设计而非尺寸扩展，方锥阵列的底高比从2∶3降至2∶5的过程中，法向发射率从0.987提升至0.995，而尺寸扩展十倍以后，法向发射率只提高了0.000 01。在表面反射分量方面，近镜面反射分量的比例对均匀性的影响呈现显著的结构依赖性，当近镜面反射分量比例从0%增至25%时，方锥阵列的均匀性提升231%，V形槽结构的均匀性提升224%，圆锥阵列的均匀性却下降了316%。在综合性能对比中，方锥阵列与V形槽结构展现出显著优势。该工作采用的分析方法可为面源黑体设计提供重要的理论支撑。
		2025 Vol. 45 (10): 2922-2929 [摘要] ( 12 ) PDF (10526 KB) ( 4 )

	2930	基于光栅+傅里叶光谱的宽波段大角度光谱椭偏技术研究
		张瑞^1，2*，白沁^1，2，徐承雨^1，2，王赛飞¹，孔泉慧子^1，2，薛鹏¹，王志斌¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2930-05
		随着半导体、光电子技术的快速发展，紫外到中红外不同波段的薄膜材料被广泛应用，而薄膜厚度、折射率、消光系数等参数的高精度测量是上述器件质量和性能提高的关键。而光谱椭偏技术是其检测的最佳手段。但现有光谱椭偏测量技术无法同时实现紫外-可见-短波红外宽波段透反射多角度测量，为此提出一种基于光栅+傅里叶光谱的宽波段大角度光谱椭偏测量技术。紫外-短波红外波段UV-SWIR（192～2 100 nm）采用光栅光谱椭偏技术，短波红外-中红外波段SWIR-MIR（2 000～3 200 nm）采用傅里叶光谱椭偏技术，两个波段核心是探测光谱方式和位置不同，UV-SWIR波段的光栅光谱测量在检偏臂后端，SWIR-MIR波段的傅里叶干涉在起偏臂前端。为实现大角度测量，整个系统采用卧式旋转方式，两个波段起偏固定不动，检偏臂和样品台可大角度旋转，实现192～3 200 nm宽波段、15°～90°大角度光谱椭偏系统集成。搭建原理样机，对Si基底上不同薄膜材料、不同厚度、不同膜层样片进行测量，其中用SiO₂-Si（薄膜为电介质）、ZnO-Si（薄膜为半导体）、PI-Si（薄膜为聚合物）、Si₃N₄-Al₂O₃-Si（电介质双层膜）、Au-SiO₂-Si（金属电介质双层膜）进行实验验证，并分别对样片穆勒矩阵M_S中的N=cos2Ψ、C=sin2ΨcosΔ和S=sin2ΨsinΔ与波长的关系进行测量，进而获得光谱椭偏参数Ψ和Δ，结合光谱椭偏理论拟合反演得到样片薄膜厚度。为验证该方法和系统的重复测量精度，对上述样片各进行30次重复测量实验。实验结果表明，该宽波段光谱椭偏系统的薄膜厚度测量精度优于0.7 nm，厚度重复性测量精度可达0.04 nm。该光谱椭偏测量技术可根据不同材料选择最优的光谱波段，进而提高其对更广泛材料类参数的测量精度，因此在高精度、宽波段、大角度薄膜椭偏测量领域具有重要的应用前景。
		2025 Vol. 45 (10): 2930-2934 [摘要] ( 16 ) PDF (7079 KB) ( 6 )

	2935	基于双TV4正则化的能谱CT投影域材料分解方法研究
		于鑫丽^1，2，孔慧华^1，2*，张然^1，2
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2935-07
		能谱CT可以利用不同X射线能量下材料衰减特性的差异，区分不同的材料成分。基于投影的材料分解是一种常用的材料分解方法，分为投影域分解和基材料图像重建两个步骤。针对该方法在分解过程中容易受到噪声污染的问题，提出一种基于双正则化的两步分解方法，将四方向总变分(TV4)正则化先验同时引入到材料分解和基图像重建中。TV4在传统总变分(TV)基础上扩展至四个方向梯度，能够更全面地捕捉材料图像中的多方向边缘，联合优化抑制噪声，在低剂量或高噪声数据中更具鲁棒性。实验采用仿真模体与临床前真实小鼠的多个能量通道投影数据进行实验，验证提出算法的有效性。在投影分解步骤，对比分析提出的TV4算法与LS算法、SR-TF算法在分解上的去噪结果。为进一步验证所提方法在材料分解精度上的性能，对比分析不同步骤上的正则化方法与本文提出的双正则化策略获得的基材料图像，并采用均方根误差(RMSE)和峰值信噪比(PSNR)指标对分解结果定量分析。实验结果表明，本文提出的算法能够清晰地分解出不同基材料的图像，对应PSNR值是所有方法中最高的且具有最小的RMSE值，说明本算法有效抑制了分解中噪声和伪影的干扰，提高了基材料图像的质量。
		2025 Vol. 45 (10): 2935-2941 [摘要] ( 16 ) PDF (22041 KB) ( 4 )

	2942	空谱特征驱动的高光谱遥感迷彩伪装识别
		刘恩勤^1，2，黄维³，徐勇³，杨漫²，高兵²，莫定儒⁴
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2942-08
		针对迷彩伪装高光谱遥感识别中仅利用光谱特征导致的轮廓不完整和空间信息割裂问题，本研究提出协同空间-光谱特征的迷彩伪装高光谱遥感识别方法。利用成像光谱仪采集草地背景下500～900 nm波段范围内光谱分辨率为1 nm的近景高光谱图像，充分提取光谱特征（一阶导数、二阶导数、光谱指数等）和纹理特征（均值、熵、二阶矩等）变量，分析伪装物和草地背景的差异，利用马氏距离法筛选出有利于识别迷彩伪装的敏感参量，进而提出多种波段组合策略并共构建5种数据集，然后用多层感知器神经网络（MLP）、支持向量机（SVM）、光谱角（SAM）3种方法识别迷彩伪装。结果发现：（1）在光谱特征变量中，红波段、近红外、“红边”和窄波段光谱指数（CR1、ARI1和ARI2）对迷彩伪装识别十分有利。在纹理特征变量中，均值和对比度是识别迷彩伪装的敏感波段。（2）与只利用光谱或纹理特征的识别结果相比，综合用空间-光谱特征的数据集识别的迷彩伪装完整性更好，精度更高。单用“红边”特征未能识别迷彩伪装，但“红边”与其他波段配合使用则可识别出迷彩伪装。（3）在5种数据集中，由4个波段（红、近红外、均值、对比度）构成的数据集4的迷彩伪装识别精度最高，生产者精度可达99.85%，用户精度为99.34%。这种波段组合策略可推广到多光谱遥感图像的迷彩伪装识别。（4）在三种识别方法中，SVM的识别效果整体表现最好，能够有效识别迷彩伪装，SAM则表现较差。研究成果可推广到新配色和新图案的迷彩伪装识别，筛选出的敏感波段和有效识别特征可作为无人机和卫星高光谱遥感图像特征提取和目标识别的依据。
		2025 Vol. 45 (10): 2942-2949 [摘要] ( 13 ) PDF (36266 KB) ( 4 )

	2950	面向地物分类的高光谱视觉显著性波段选择方法研究
		杨桄¹，胡昊文¹，金椿柏¹，任春颖^2，王龙光¹，王琪¹，刘文婧^1
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2950-10
		遥感图像波段选择是遥感数据应用的前提，它帮助人们对遥感图像进行可视化分析和解译，并且能够增强图像的质量，体现地表不同地物之间的差异性，为目标识别、图像分类、变化检测提供数据基础。但是，高光谱图像波段数目众多，即光谱维度高的特性给高光谱图像波段组合带来了巨大问题与挑战。所以，对高光谱数据进行降维处理是必要的。波段选择研究中，为了保持原始波段的光谱特性不变，特征（波段）选择方法是最合理的降维方法。在原始数据集合中选择特定波段构成波段子集，随后进行波段组合研究。本文设计了一种改进近邻子空间划分（IASP）的方法，构建了基于视觉显著性的波段选择模型在模型中通过对比各个典型显著性检测算法的效果，最终选择HC(histogram-based Contrast）显著性算法选择显著波段，并设计对比实验，利用珠海一号高光谱卫星数据，验证了该方法的有效性。
		2025 Vol. 45 (10): 2950-2959 [摘要] ( 12 ) PDF (41944 KB) ( 4 )

	2960	榨油温度对核桃饼粕蛋白组分结构影响研究
		付超^1，2，5，肖轩瑞¹，白桐桐¹，朱梦雨¹，王萍^1，2，白冰瑶^1，2，张春兰^1，2，张锐³，席祥¹，菅田田^4*
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2960-08
		以‘温185’纸皮核桃为原料，采用溶解性分级的方法分离核桃清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白，研究榨油温度对其结构特征的影响。采用红外光谱分析蛋白二级结构变化，荧光光谱和紫外光谱分析蛋白三级结构变化。红外光谱结果表明，清蛋白二级结构受榨油温度的影响较小；球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白二级结构在榨油温度达到130 ℃后均发生明显变化，谷蛋白的α-螺旋和β-折叠总含量低于其他三种蛋白组分，说明其二级结构稳定性要弱于其他三种蛋白。荧光光谱结果表明，清蛋白和球蛋白的最大荧光峰位置在榨油温度超过130 ℃后发生红移，表明其蛋白三级结构展开导致蛋白表面疏水性氨基酸暴露增多；醇溶蛋白荧光峰在榨油温度超过100 ℃后发生轻微蓝移，表明其蛋白表面疏水性氨基酸被包裹在蛋白分子内部，但当榨油温度超过130 ℃，荧光峰发生明显红移，蛋白表面疏水性氨基酸增多；谷蛋白最大荧光峰在榨油温度40～70 ℃范围内先发生红移，蛋白三级结构展开导致疏水基团暴露增多，但当温度超过130 ℃后，其荧光峰发生蓝移，蛋白表面疏水基团暴露减少，谷蛋白的三级结构相对其他三种蛋白更不稳定。此外，清蛋白和球蛋白的整体荧光强度要高于醇溶蛋白和谷蛋白，表明清蛋白和球蛋白比醇溶蛋白和谷蛋白含有更多的疏水基团。紫外光谱结果表明，四种蛋白组分在波长为275 nm附近表现出明显的紫外吸收。随着榨油温度的增加，清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白的峰强度变化不大，但清蛋白和球蛋白的紫外吸收峰个数多于醇溶蛋白和谷蛋白，该现象表明清蛋白和球蛋白含有更多暴露的疏水性氨基酸基团，这与荧光光谱中推测清蛋白和球蛋白表面含有更多疏水基团的结论一致。综上所述，榨油温度达到130 ℃，对清蛋白、球蛋白和醇溶蛋白结构均有明显影响；谷蛋白结构稳定性较低，当榨油温度达到70 ℃，对其结构已有明显影响。此研究对深入理解榨油温度对核桃蛋白结构的影响及开发核桃饼粕蛋白组分相关产品具有一定的参考意义。
		2025 Vol. 45 (10): 2960-2967 [摘要] ( 12 ) PDF (4396 KB) ( 4 )

	2968	不同脂质组成的搅打奶油的流变学特性、充气性能及风味品质研究
		侯一非^1，2，梁超³，曹宏芳³，李凤^1，2，吕加平²，逄晓阳²，张书文²，谢宁²，李旭²，王晓丹²，杜欣宇⁴，刘妍妍^1，王筠钠^2，3
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2968-10
		搅打奶油作为典型的同质多晶乳液，其脂质组成在很大程度上决定了其流变学特性、充气性能及风味品质。然而，不同脂质来源对搅打奶油同质多晶行为及其构效关系的影响机制尚不明晰。该研究系统探讨了乳脂、植脂及乳/植脂混合脂质组成对搅打奶油的同质多晶行为、乳液稳定性、风味特性及充气性能的影响。结果表明，不同脂质组成的搅打奶油主要为三倍链长（3L）纵向堆叠的细针状β′晶型。其中，乳/植脂混合奶油及植脂奶油的结晶程度较高，并在0～35 ℃升温过程中发生β晶型重结晶现象，导致脂肪球易发生聚结、平均粒径较大、粒径体积呈双峰或多峰分布，脂肪聚结程度较高。含植物脂肪的搅打奶油粘度较高，G′>G″表明其脂肪结晶网络结构较强，因而充气性能更优，表现为搅打时间缩短（130～170 s）、起泡率提高（150%～200%）及泡沫硬度增加（900～1 400 g）。乳脂搅打奶油平均粒径（1～3 μm）较小，粒径体积呈单峰分布，乳液稳定性（TSI=1～3）较高，主要风味物质为庚酮、戊酮、丙酮、丁酮等。相比之下，乳/植脂混合搅打奶油的风味特性更接近植脂搅打奶油，与乳脂搅打奶油存在显著差异，主要为乳脂奶油中不含有的甲醇、丁酸乙酯等多种特殊气味的挥发性化合物。该研究为具有不同结晶特性的搅打奶油品质调控提供重要的理论支持。
		2025 Vol. 45 (10): 2968-2977 [摘要] ( 19 ) PDF (17436 KB) ( 7 )

	2978	基于多光谱反射法的泥浆-混凝土分界自动检测仪
		郝向炜¹，邢键¹，马嘉强^1*，梁建军²，宗云翠³
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2978-05
		工地施工过程中需要判断浇筑区域内部的混凝土与泥浆的分类，目前大部分使用人工检测法，为保证工程质量，浇筑的混凝土桩基高度往往远高于设计值，从而造成混凝土的极大浪费。为此，提出了基于多光谱的泥浆分界自动检测技术。首先，利用光谱仪分析了11种混凝土、泥浆不同比例混合情况下的可见光反射光谱，结果表明混合比例系数K与光谱反射率之间存在函数关系，并利用反射率的计算公式确定用反射光强度代替反射率。为此，基于AS7341光谱芯片设计了由8个可见光光谱波段和STM32单片机以及JDY-31蓝牙通信模块组成的监测系统，并设计了透明外壳。对上述11种不同比例泥浆混凝土混合溶液进行了多光谱反射光强度数据采集，采集不同比例黄土和黑土与混凝土混合的反射光强度值组成数据集，发现反射光强度值随着时间进行波动，因此提出了基于多光谱的注意力机制融合长短记忆卷积神经网络（CNN-LSTM-Attention）的泥浆混凝土分界预测算法，利用CNN网络对输入的8个通道反射光强度的关键参数进行特征提取，获取更多的局部特征，提高后续预测精度。再通过LSTM层对CNN层增加接口和反向门来实现反向传播, 避免数据梯度消失和梯度爆炸的问题。最后使用Attention函数，在众多波长反射值输入中关注更重要的光谱信息，减少关注或者忽视其他光谱信息，从而解决信息过量问题并提高效率。仿真结果表明该算法的精确率为0.952，召回率为0.944，F1分数为0.938。相较于其他算法的仿真结果具有更高的精度和稳定性，能够达到工地施工的国家要求标准并且该方法不需要人工测量，直接上位机远程实时控制光谱数据采集过程，得到混凝土和泥浆的分界检测结果。
		2025 Vol. 45 (10): 2978-2982 [摘要] ( 15 ) PDF (9498 KB) ( 5 )

	2983	基于机器学习的卫星温室气体遥感反演方法研究
		盛书丽¹，邹铭敏^1，2*，刘天奇¹，程泳萍¹，陈子郑¹，王旭文¹
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2983-09
		温室气体卫星遥感为气候变化研究提供了重要的数据支撑，精确获取温室气体浓度的时空分布是有效开展碳排放核算的关键。本研究旨在建立基于机器学习的卫星温室气体遥感反演模型，实现温室气体垂直干空气混合比柱浓度（XCO₂和XCH₄）的快速高精度反演。首先，基于大气辐射传输模型和全球总碳柱观测网络（TCCON）的观测数据构建训练样本集；其次，采用一维卷积神经网络（1DCNN）机器学习方法，并融合自适应矩估计（Adam）和贝叶斯优化（BO）算法训练构建卫星温室气体浓度反演模型，并与随机森林（RF）和反向传播神经网络（BPNN）的训练结果进行对比，结果表明基于1DCNN的反演模型对测试样本集反演XCO₂和XCH₄的相关系数分别可达0.953 1和0.957 3，性能优于RF和BPNN。最后，利用国产高分五号B卫星（GF-5B）搭载的主要温室气体监测仪（Greenhouse gases Monitoring Instrument，GMI/GF-5B）高光谱观测数据，反演了2022年至2024年全球XCO₂和XCH₄，通过与TCCON 站点观测浓度数据对比验证结果表明：卫星反演XCO₂和XCH₄与9个地面站点观测数据的相关性分别优于0.938 5和0.959 8，其中，XCO₂误差整体优于2 ppm（99.15%的验证样本误差优于1.5 ppm），XCH₄误差整体优于10 ppb。
		2025 Vol. 45 (10): 2983-2991 [摘要] ( 16 ) PDF (18726 KB) ( 5 )

	2992	汾河水库上游流域三维荧光光谱特性分析
		王岩¹，孙晖¹，杨晓宇¹，张峰^1，2*，王朝旭^1，2，毛立波³
		DOI: 10.3964/j.issn.1000-0593(2025)10-2992-09
		有色溶解性有机质（CDOM）的污染特征解析对揭示水体碳氮循环机制、评估富营养化风险及制定精准防控策略具有重要意义。针对半干旱流域面源污染分散输入、源汇关系复杂的现状，本研究以汾河水库上游流域为对象，采用三维荧光光谱技术（EEM），结合荧光区域积分法（FRI）和平行因子分析（PARAFAC）模型，系统解析了夏秋两季36个干支流断面CDOM的组成、来源及时空分异规律。结果表明：流域内CDOM包含五类特征峰，其中类腐殖质（A、M、C峰）主导农业面源污染，类蛋白峰（T、B峰）显著表征生活污水与畜禽养殖废水输入。FRI分析显示，夏季类腐殖质占比达58.28%；秋季类腐殖酸占比骤降至19.37%，类富里酸（29.80%）与色氨酸类蛋白（28.28%）占比上升。PARAFAC模型提取出三类组分：类腐殖质C1（Ex/Em=255(315)/415 nm）、C2（Ex/Em=255(360)/470 nm）及类蛋白C3（Ex/Em=225(280)/340 nm）；流域CDOM组成以类腐殖质类物质为主导，秋季类蛋白质类物质占比升高。荧光参数（FI、HIX、BIX）进一步验证了CDOM季节分异机制，夏秋两季都以陆源输入为主，秋季微生物活动贡献增强。研究结果为半干旱流域水质动态监测与面源污染精准管控提供了科学依据。
		2025 Vol. 45 (10): 2992-3000 [摘要] ( 14 ) PDF (16530 KB) ( 6 )

　京ICP备18030722号-1
　版权所有 © 《光谱学与光谱分析》期刊社
　地址: 北京市海淀区学院南路76号　邮编：100081
　Tel: (010)62181070　E-mail: chngpxygpfx@vip.sina.com
　本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发　E-mail:support@magtech.com.cn