针对传统特征表征能力较弱的问题,提出了一种基于多层深度特征融合的极化合成孔径雷达图像语义分割方法;利用经过预训练的VGG-Net-16模型提取表征能力更强的多层图像特征,再将各层深度特征分别用于训练对应的条件随机场模型,最后将多个条件随机场模型的输出结果进行融合,实现了最终的图像语义分割。结果表明:与基于传统经典特征的方法相比,所提方法取得了最高的总体分类精度,说明所提方法采用的融合特征具有比传统特征更强的表征能力。

大气温度、 水汽、 地表温度和地表发射率是大气和地表的本征信息量。 利用卫星红外资料精确反演大气温湿廓线有利于准确预报天气和研究气候变化, 同时地表温度和地表发射率光谱的反演为研究植物生长与作物产量、 地表水分蒸发与循环、 能量平衡、 地表成分及物理性质、 气候变迁与全球环境提供重要参数指标。 把大气和地面作为一个整体系统来考虑, 建立一种能同步反演大气温度廓线、 大气水汽廓线、 地表温度和地表发射率的反演方法, 利用超光谱红外卫星资料（atmospheric infrared sounder, AIRS）, 针对我国新疆地区沙漠和雪地两种典型发射率地表同步反演大气温度廓线、 水汽廓线、 地表温度和地表发射率。 反演方法首先线性化地球-大气系统红外辐射传输方程, 提出通过经验正交函数构建大气廓线和地表发射率光谱, 有效减少反演变量数, 建立同步物理反演模式, 然后以美国国家环境预报中心（National Centers for Environmental Prediction, NCEP）的预报结果（初始大气温度、 水汽廓线以及地表参数）作为初始值, 最后通过牛顿迭代得到最优化解。 反演观测区域覆盖我国新疆塔克拉玛干沙漠和准噶尔盆地, 分别选择位于塔克拉玛干沙漠腹地的塔中探测站（纬度38.98°, 经度83.64°）和准噶尔盆地的阜康荒漠生态系统国家野外科学观测研究站（纬度44.2°, 经度87.9° ）为反演地面验证点。 反演结果表明, 塔克拉玛干沙漠地表温度明显高于准噶尔盆地地表温度, 与实际情况相一致; 根据反演的8.6和13.4 μm处的地表发射率分布情况, 可以看出在8.6 μm处沙漠地表发射率明显低于雪地发射率, 在6～15 μm范围内, 反演的沙漠地区（塔中站）地表发射率和雪地地区（阜康站）地表发射率与美国喷气推进实验室测量的沙漠发射率光谱和雪地发射率光谱相一致。 研究表明, 把大气和地面作为一个整体系统来考虑, 把地表发射率加入到反演中, 通过比较和分析沙漠地区（塔中）和雪地地区（阜康）的大气廓线反演结果与当地气象探空值和传统反演方法反演值, 改进了大气温度廓线和水汽廓线反演精度, 特别是边界层温度和水汽改进尤为明显; 同时分析表明在发射率光谱变化较大的沙漠地区, 大气廓线反演精度的改进比雪地要高, 这是由于地表发射率光谱在沙漠、 戈壁地区变化较大, 而雪地的发射率光谱变化不大。 用该方法针对地表发射率光谱变化较大的地区（沙漠）同步反演大气廓线、 地表温度和地表发射率, 可以更有效的提高大气温度廓线、 水汽廓线的反演精度。 该研究结果可以为数值天气预报和我国未来超光谱红外卫星应用提供服务和有力支持, 具有十分重要的意义。Hyperspectral Infrared Satellite Data

高光谱遥感提供的精细光谱信息给水色遥感参数反演提供了广阔的前景,然而光谱分辨率高但空间分辨率较低的特点,使得目前的高光谱水色 遥感反演模型和算法普遍缺乏对空间信息的有效利用,模型的精度和稳定性往往难以保证。以巢湖为研究区,利用HJ-1A卫星HSI高光谱遥感 数据,结合地面实测样点数据,在深入分析叶绿素光谱特性基础上构建基于空间八邻域与遗传算法的水体叶绿素a高光谱遥感反演模型, 并以matlab7.0为平台,联合光谱指数与遗传算法求解叶绿素a浓度反演模型参数,经空间邻域分析与遗传迭代,求出叶绿素浓度最优解。 结果表明,遗传算法摒弃了传统的搜索方式,以光谱信息为基础,在邻近空间域上采用模拟进化方式对水色空间进行随机优化搜索, 跳出了局部极值点,能够有效提高模型反演的精度。

利用三维荧光-紫外光谱表征了荧光猝灭剂的赋存状态, 当样品体系中存在Fe(Ⅲ)的情况下, 胡敏酸会发生荧光猝灭现象, 而其紫外光谱基本不受影响。 考察了胡敏酸荧光强度I值（Ex/Em=300 nm/510　nm）和紫外吸光度A值（UV300）的变化, I/A比值越小, 说明水样中猝灭剂Fe（Ⅲ）浓度越高。 当胡敏酸为10, 15和20　mg·L-1时, 根据Stern-Volmer公式I/I0=1－fc×Kc×［c］/(1+Kc×［c］)以及拟合函数I/A=f×［k/(CFe3++c)+b］, 拟合得到荧光猝灭常数Kc=1.08～1.15, 比例系数fc=1.10～1.14之间, 胡敏酸荧光强度值与吸光度比值(I/A)及铁离子浓度(cFe3+)相关曲线系数f=0.83～1.19, k=587.19～612.19, c=0.87～0.92, b=－87.09～－46.36, 拟合曲线相关性R2均为0.99。 Stern-Volmer公式描述了Fe(Ⅲ)对胡敏酸荧光的猝灭作用, 但实际样品测定时难以获得无猝灭剂时的荧光强度I0。 基于荧光强度I0与紫外吸光度A之间的内在联系, 两者比值I/A与Fe(Ⅲ)浓度c的拟合函数亦可以反映Fe(Ⅲ)对胡敏酸荧光的影响。 利用拟合公式预测城市污水厂及纳污河流样品的树脂分离富集液中铁离子浓度, 与电感耦合等离子体发射光谱仪实际测量值相比, 铁离子浓度较高的情况下(铁离子浓度大于0.4　mg·L-1时)预测结果较好, 可以判断猝灭剂的存在及相应浓度。

为了快速、准确地测定强化生物除磷(EBPR) 过程中污泥胞内糖原的含量,采用 4种预处理方法分别对污泥近红外光谱进行预处理,并结合联合区间偏最小二乘(siPLS) 进行变量优选,建立光谱吸光度数据与糖原含量的定量分析模型。结果表明,将一阶 S-G(Savitzky-Golay) 平滑处理后的光谱等分为 20个子区间,联合子区间[10 13 16 19]建立的 siPLS模型预测效果最优,预测集的均方根误差(RMSEP) 和相关系数(rp) 分别达到 0.0048、0.9105,且该模型的交互验证和外部验证相对分析误差(RPD) 均大于 3.0。一阶平滑处理后的光谱 siPLS模型预测精度高、建模变量少,可实现糖原含量的快速测定。

采用三维荧光光谱表征了污水厂各处理单元及受纳水体上下游的样品,应用平行因子分析方法获得了样品中各主成分的激发发射光谱图及荧光强度得分矩阵.结果表明,类蛋白质和类富里酸物质是污水厂和受纳水体样品的主要荧光组分.污水厂进水样品的类蛋白质荧光较强,后续各处理单元样品的荧光强度显著下降.受纳水体上游样品的类蛋白质荧光较弱,经过城区各取样点的类蛋白质荧光显著增加,而污水厂排放口上游荧光强度则显著高于下游.类蛋白质荧光强度得分可与样品COD值建立相关曲线,污水厂与受纳水体样品的相关系数分别为0.930和0.913,类蛋白质荧光可以反映样品点的有机污染程度.该研究为污水处理厂的运行及其对受纳水体影响提供了新的思路和方法。

常规的遥感影像变化检测主要基于光谱信息, 没有充分挖掘高分辨率遥感影像的多特征信息, 导致检测结果完整性不高、准确性低等问题, 针对此问题, 提出一种基于面向对象思想的多特征自适应融合的遥感影像变化检测方法。首先, 应用eCognition软件对两时相遥感影像进行分割, 提取影像对象的光谱、纹理、形状特征, 然后构建神经网络进行特征融合, 自适应地调节特征融合权值, 得到最终检测结果。实验结果表明, 多特征自适应融合的检测方法能够有效减小漏检、虚检概率, 提高检测的准确性与完整性。

强化生物除磷是废水生物除磷的主要技术手段。 在厌氧与好氧交替运行的反应过程中, 污泥中聚β羟基烷酸酯（PHA）经历了厌氧储存和好氧降解的过程, 其位于1 740 cm-1吸收峰亦呈现出先增强后减弱的变化。 通过比较PHA标准品的红外光谱图, 实现了活性污泥PHA的红外特征归属, 1 740 cm-1红外吸收峰源于PHA羰基特征吸收。 利用高斯分峰法将相互重叠的PHA峰、 蛋白质Ⅰ峰和蛋白质Ⅱ峰进行了分离, PHA与蛋白质Ⅰ峰的峰面积比值与PHA测定值有较好相关性, 相关系数可达0.873, 峰面积比值可反映污泥中PHA的变化趋势。 选取1 480~1 780 cm-1区域红外光谱, 经过归一化处理并转化为吸光度数据后, 结合污泥样品PHA含量的色谱分析结果, 应用偏最小二乘法建立了污泥样品红外光谱与PHA含量的关系模型, 模型预测值与测量值具有较好的一致性, 结合未知浓度活性污泥样品的红外光谱以及该关系模型, 可以迅速预测未知污泥样品中的PHA含量。 该方法的研究为污泥胞内PHA的快速表征和定量分析提供了新的分析方法。

不断增长的遥感影像的多样性对变化检测算法的鲁棒性和准确性提出了更高的要求，通过分析基于独立成分分析(ICA)的变化检测算法面临的在原始数据矩阵分块时数据尺寸减小，影像信息丢失的问题，提出了一种改进的利用非抽样小波变换 (UDWT)的分块方法。同时，为了更好的抑制噪声对变化检测结果的影响，利用面向对象的分割方法得到遥感影像中的各个影像对象，并提取出各影像对象的特征形成特征影像代替原始的遥感影像进行变化检测。最后通过仿真比较验证了方法的准确性和鲁棒性。

提出了一种基于遥感图像变化检测的机场毁伤效果评估算法，该算法由图像预处理、兴趣区域划定、毁伤特征提取和分级评估4个模块组成。首先对图像进行直方图规定化，提高图像局部对比度，并采用Hough变换提取机场区域，抑制掉过多的背景干扰；然后利用变化检测参数指标对目标特征进行描述，实现毁伤信息的有效提取；最后建立整体的特征向量“相似度”，几何、纹理特征“二次距离”，设计分级评估准则。仿真结果表明，该算法有效地实现了对机场目标毁伤效果的评估，同时经过适当扩展和改进，可用于各种人造目标毁伤效果的评估。