1 南京信息工程大学大气物理学院，中国气象局气溶胶与云降水重点实验室教育部气象灾害重点实验室，江苏 南京 210044
2 上海卫星工程研究所，上海 201109
气溶胶在大气辐射收支平衡、气候变化、降水、云的形成以及环境污染方面扮演着重要的角色。为了实现对气溶胶光学参数的大范围、高精度、定量化测量，2019年3月使用大气环境星气溶胶碳探测激光雷达（ACDL）的机载缩比系统（Air-ACDL）在中国山海关地区开展了机载观测试验。试验完成了不同污染天气、不同高度以及不同地表类型下的多架次观测。将六天飞行试验得到的机载高光谱激光雷达（HSRL）测量的气溶胶光学深度（AOD）分别与地面站点的太阳光度计和卫星遥感数据进行对比分析，其相关系数R均达到0.90以上，其样本数量分别为86与2200。基于机载HSRL的观测数据，提出了适用于Air-ACDL的气溶胶分类方法，并对山海关地区的气溶胶进行了分类研究。使用后向轨迹传输模型、云气溶胶激光雷达和红外探路卫星观测（CALIPSO）气溶胶分类结果，以及Aura卫星臭氧监测仪（OMI）传感器等数据验证Air-ACDL测量的气溶胶分类的可靠性。多架次Air-ACDL观测结果表明：相比于传统激光雷达气溶胶分类方法，基于Air-ACDL的气溶胶分类方法能够对气溶胶进行更加准确的分类；山海关地区地理位置特殊，观测期间，当地气溶胶除由本地供暖等活动产生的城市气溶胶之外，还有受大气传输影响来自内蒙古地区的沙尘气溶胶，以及来自东南渤海地区的海洋气溶胶。
机载高光谱分辨率激光雷达 大气气溶胶 气溶胶光学特性 气溶胶分类 光学学报
2023, 43(24): 2428005
1 北京科技大学科技史与文化遗产研究院, 北京 100083
2 湖北省博物馆, 湖北 武汉 430077
湖北江陵九店战国墓M56出土墨为我国早期制墨原料和工艺研究提供了重要的实物资料, 但出土至今一直未对其进行分析和研究, 关于墨类型、 墨中添加剂及胶结物等信息尚未知。 为此, 应用傅里叶变换红外吸收光谱仪(FTIR)、 透射电镜(TEM)和热裂解气相色谱质谱法(Py-GC/MS)对江陵九店战国墨的形貌特征和化学成分进行科学分析和研究。 结果表明: (1) 红外光谱在1595 cm-1附近有烟炱C=C骨架振动吸收峰, 另有羧酸羰基C=O (1 716 cm-1)和醇类物质中C—O(1 031和1 092 cm-1)键的伸缩振动, 以及表面OH, COOH中O—H(3 421 cm-1)的伸缩振动, 表明江陵九店战国墨中含有羧酸和醇类物质; (2)在透射电镜下对墨的形貌特征和颗粒大小均匀性进行分析, 结果表明江陵九店战国墨颗粒近圆形, 边缘光滑, 大小分布不均匀, 与松烟墨的特征相似; (3)应用热裂解气相色谱质谱法(Py-GC/MS)对江陵九店战国墨的化学成分进行分析, 检测出一系列多环芳烃类化合物(PAHs)、 松木类物质燃烧化合物(惹烯、 脱氢松香酸甲酯等)、 樟脑和雪松油类的芳香化合物(α-柏木烯, β-雪松烯、 花侧柏烯、 雪松醇)等, 其中PAHs的相对含量及松木燃烧化合物表明江陵九店战国墨为松烟墨。 另外, Py-GC/MS检测结果表明江陵九店战国墨中有樟脑和雪松油添加剂。 研究认为, 我国在战国时期已有用樟脑和雪松油作为添加剂于松烟墨的制造中。
江陵九店战国墨 热裂解气相色谱质谱 化学成分 松烟墨 添加剂 Warring states ink in Jiangling Jiudian Pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry Chemical component Pine wood soot ink Additives 光谱学与光谱分析
2021, 41(11): 3418
1 塔里木大学信息工程学院, 新疆 阿拉尔 843300
2 University of Liège-Gembloux Agro-Bio Tech, Gembloux 25030, Belgium
3 塔里木大学水利与建筑工程学院, 新疆 阿拉尔 843300
4 中国农业科学院农田灌溉研究所, 河南 新乡 453000
胡杨叶片水分含量是评价胡杨健康状况的重要指标。 光谱检测法是一种常用的手段, 但在近红外光谱的测量过程中, 在一定程度上必然受到仪器噪声、 摆放形态差异和环境的干扰, 为避免噪声、 散射对近红外光谱的影响, 减少数据维数, 采用多元散射校正（MSC）算法对原始光谱数据进行预处理, 去除散射和基线漂移的影响, 增加了光谱数据的信噪比, 使有效光谱信息较为明显, 谱带特征得到加强, 有利于特征波长的选择。 为降低模型的复杂度, 防止过拟合现象, 减小共线性影响, 利用连续投影算法（SPA）进行特征变量选择, 并通过多元线性回归模型, 分析各个波长模拟的残差平方, 评价各个波长的贡献, 剔除贡献较小的波长, 最终获得用于建模的特征波长, 改善建模条件。 最后使用偏最小二乘回归算法建立胡杨叶片水分含量检测模型。 实验表明, 直接使用原始光谱, 利用SPA算法筛选变量个数为6个, 模型预测精度为90.144%, 相关系数r=0.674 24, RMSE=0.021 434, MSC处理后, 利用SPA算法选定最终变量数为5个, 预测精度为97.734%, 相关系数r=0.781 63, RMSE=0.016 776。 MSC和SPA算法有效的消除了散射噪声、 减小了共线性干扰, 模型的预测精度和相关性增加, 误差减小, 可用于胡杨叶片水分的快速无损检测, 而且对其他作物叶片水分检测也具有一定的借鉴意义。
近红外光谱 多元散射校正 连续投影算法 偏最小二乘回归 水分 Near infrared spectrum Multiple scattering correction Successive projection algorithm Partial least squares regression Moisture 光谱学与光谱分析
2017, 37(11): 3419
1 北京印刷学院印刷与包装工程学院, 北京 102600
2 北京印刷学院北京绿色印刷包装产业技术研究院, 北京 102600
利用超景深三维视频显微镜, 激光显微共聚焦拉曼光谱仪和扫描电镜-能谱仪对一张清代绿色蟠龙邮票样品的纸张, 油墨等印刷材料进行无损分析。 结果表明, 该样票采用手工雕刻凹版印刷, 所用承印物为长纤维机制纸, 未经过涂布, 无水印, 背胶; 纸张填料中含有Al, Si等元素, 推断纸张填料可能是高岭土(Al2O3·2SiO2·2H2O)之类的物质。 绿色油墨包含了蓝色普鲁士蓝(Prussian Blue, Fe4［Fe(CN)6］3·14-16H2O)和黄色铬酸铅［Lead(Ⅱ) chromate, PbCrO4］颜料, 根据印刷色彩学色料减色和色光加色理论分析, 邮票样品呈现的绿色是由蓝色颜料普鲁士蓝和黄色颜料铬酸铅混合呈色的结果; 油墨填料中含有Na, Mg, S, Cl, K, Ca, V, Zn, Ba等元素, 推断油墨填料为MgCO3, CaCO3, BaSO4等物质。 上述三项技术联用, 在邮票等纸质品的无损分析中具有广阔的应用前景。
绿色蟠龙邮票 印刷材料 无损分析 Imperial China green dragon stamp Printing materials Non-destructive analysis 光谱学与光谱分析
2016, 36(9): 2823
1 北京印刷学院印刷与包装工程学院, 北京 102600
2 北京印刷学院北京绿色印刷包装产业技术研究院, 北京 102600
利用超景深三维视频显微镜、 激光显微共聚焦拉曼光谱仪、 扫描电镜-能谱仪等, 对一张1945年银行票据样品的印刷颜料进行测试分析, 结果显示该票据印刷使用了颜料红146和颜料红53∶1等有机颜料, 以及朱砂、 碳黑、 普鲁士蓝、 副雄黄和χ构型雄黄等无机颜料, 并推测棕黑色手写字迹由蓝黑墨水老化褪色形成。 票据中各处色块多为单一呈色, 有两处印章由朱砂与不同晶型的雄黄共同呈色, 并且首次发现χ构型雄黄和副雄黄作为印刷颜料使用。 研究表明, 上述三项技术的联用可以成功地对纸质品上的有机及无机颜料进行无损鉴定, 在纸质文物研究中具有广阔的应用前景。
票据样品 颜料 无损分析 Bank bill Pigments Non-destructive identification 光谱学与光谱分析
2016, 36(7): 2207
1 北京空间机电研究所, 北京 100076
2 武汉大学遥感信息工程学院, 湖北 武汉 430079
由于制造与装配误差难以完全消除，因此数码摄像机的光学系统存在不同程度的非线性畸变，严重影响利用其影像进行实时拼接的精度。通过比对分析一种经典的数码相机畸变模型与Brown模型的适应性，提出将简化的Brown模型作为数码摄像机的畸变模型。同时，基于单像空间后方交会，按照最小二乘平差方法求解摄像机光学系统的非线性畸变差参数。最后，通过三维控制场对三种型号的摄像机进行了检校试验。结果表明，所用的畸变模型明显优于经典畸变模型，使数码摄像机的整体检校精度小于0.5 pixel。而且检校结果稳定可靠，有效地补偿了光学系统的畸变差，有利于恢复图像内部的相对几何关系。
光学设计 摄像机 非线性畸变 Brown模型 中心投影 控制场检校 激光与光电子学进展
2014, 51(2): 022204
