珠三角城市群作为我国最具发展活力的都市经济圈之一, 近年来经济发展势头迅猛, 但与此同时, 珠三角地区大气污染问题也引起了广泛关注。在众多大气污染监测手段中, 卫星遥感方法具有观测范围广、观测种类多、可长期连续观测、成本低等优点。 EMI (Environmental trace gases monitoring instrument) 是我国首台星载大气监测光谱仪, 于 2018 年 5 月 9 日搭载于高分五号 (GF-5) 卫星发射运行, 已广泛应用于中国和全球众多区域的大气污染物空间分布与时间变化监测, 对于我国卫星高光谱遥感反演算法的研发和大气污染防治具有重要意义。本文基于 EMI 遥感数据和中国科大的卫星遥感产品, 分析了珠三角地区 2019 年 1-8 月期间对流层 NO2 柱浓度时空变化特征。结果表明: (1) 在 2019 年 1-8 月期间, 珠三角地区对流层 NO2 柱浓度整体呈现“内凹型”特征, 表现为 1-6 月呈下降趋势, 7-8 月呈上升趋势; (2) 珠三角地区的主要 NO2 污染重心集中在佛山市中部, 以及珠江入海口沿海海岸, 在 1-8 月期间, NO2 污染源重心不断由佛山市中部向深圳及香港特区方向移动; (3) 珠三角地区对流层 NO2 柱浓度分布与城市的经济状况、产业结构、常住人口数量及机动车保有量具有一定的相关关系, 其中, 城市的整体经济状况与第二产业占比对于其对流层 NO2 柱浓度影响较大, 因此各地在大气污染防治中需注意当地经济状况的发展及产业结构的持续优化。

利用中国科学技术大学开发的 GF-5/EMI 对流层 NO2 柱总量产品, 结合排放清单和地面降水、气温数据, 研究了 2019 年 1-8 月华北平原对流层 NO2 的时空变化趋势。结果表明, NO2 污染集中在河南省、河北省和天津市, 河南省焦作市 (1.670×1016 molecules·cm－2) 和河北省石家庄市 (1.426×1016 molecules·cm－2) 尤为严重; 周变化总体呈现“ 反周末效应”, 但部分农业城市趋势相反; 月变化从 1 月 (1.635×1016 molecules·cm－2) 起持续下降, 8 月降至最低水平 (1.839×1015 molecules·cm－2), 与月降水、月气温的相关系数分别为 －0.8622 (p = 0.0059 < 0.01) 和 －0.9162 (p = 0.0014 < 0.01), 与人为生活源月排放的相关系数为 0.9778 (p = 2.69×10－5< 0.01); 以天津市为代表的华北平原工业城市污染严重, 在未来大气污染治理中需继续关注。

提出了一种基于三轴转台的多视场星敏感器标定方法。该方法利用转台的3个旋转自由度, 无需重新安装即可对任意轴向的视场进行标定数据采集。通过对于测量模型、结构参数模型及外参数模型的建模及优化整合得到实验室标定模型。使用Levenberg-Marquardt非线性最小二乘法求解各视场的测量模型参数和各视场间的结构模型参数。该方法无需通过外场观星数据确定结构模型参数, 大大节省了标定数据采集的工作量, 也避免了大气对恒星矢量的影响引入的参数估计误差。通过一台数字三视场星敏感器的仿真试验和一台双视场星敏感器样机的实际试验验证了该方法的有效性。与基于外场观测的传统方法相比, 视场内星间平均角距误差减小了20.32%, 视场间星间角距平均误差减小了59.34%。

傅里叶变换红外光谱(FTIR)结合离散小波变换(DWT)对不同种类的瓜籽进行鉴别研究。测试了6种瓜籽30个样品的红外光谱,结果表明:不同种类瓜籽的红外图谱相似,但在1700～900 cm^-1范围,光谱的峰位、吸收强度及峰形状存在一定差异。选取该区域光谱进行离散小波变换,发现第二尺度细节系数差异明显。基于第二尺度细节系数对样品进行相关分析、主成分分析和聚类分析,其相关性最大的为丝瓜籽和南瓜籽,相关系数达到0.9279,最小是丝瓜籽和冬瓜籽为0.2147;主成分分析中,前2个主成分的累计贡献率达到95.50%,能准确代表6种瓜籽的光谱信息,且主成分分析和聚类分析正确率达100%。研究结果表明FTIR结合离散小波变换分析方法可以用来鉴别研究不同种类的瓜籽。