以柠檬酸和尿素为前驱体通过水热法制备得到绿色荧光碳点，通过透射电子显微镜、紫外可见吸收光谱、荧光光谱以及时间分辨荧光光谱对碳点进行表征和分析。碳点的粒径为6.5 nm，在252 nm、273 nm和410 nm处存在吸收峰，最佳激发和发射波长分别为400 nm和517 nm，根据已有研究推测碳点的荧光主要来源于4-羟基-1H-吡咯并［3，4-c］吡啶-1，3，6（2H，5H）-三酮。发现不同溶剂中的碳点具有不同的发光特性，包括荧光强度、发射峰位和荧光寿命，因此将碳点作为荧光探针检测质子溶剂乙醇和非质子溶剂二甲基甲酰胺中的水含量。实验结果表明随着水含量的增加，混合溶液中碳点的荧光强度下降，发射峰位红移，发射峰轻微加宽，荧光寿命缩短。碳点的荧光强度、发射峰位以及荧光寿命三者与水含量之间均存在线性响应关系，检测范围宽至0~100%。本方法同样适用于甲醇和乙二醇，具有普适性，该碳点有望成为快速灵敏检测有机溶剂中水含量的潜在探针。

基于空间位移拉曼光谱原理，搭建了一套可以实现微小空间位移的装置，确定了最优的空间位移距离为300 μm，用于穿透皮肤表层，减少皮肤表面水份、油脂等污染物的干扰，最终采集到皮肤内层的水份拉曼信号。该装置采用拉曼波数在3 390 cm^-1（水拉曼峰）和2 935 cm^-1（蛋白峰）处的强度之比确定组织中的水-蛋白比例，采用便携式光谱仪使设备便于移动，探头和光谱仪以光纤相连使探头可灵活操作，设计满足临床使用要求。实验中检测了7个人、每人10个共70个不同位置的皮肤光谱，将光谱进行去背景算法处理，然后得到精确的拉曼峰强度。以电学法皮肤水份测试仪测试结果作为对比，以组内相关系数作为一致性分析指标，由单个测量组内相关系数为0.889可以看出，基于空间位移拉曼光谱法的人体活体皮肤含水量检测具有较高可行性。

以不同含水量的芦苇木质纤维素（以下简称芦苇）为试验材料，采用5 MeV电子束辐照处理，研究了电子束辐照对不同含水量芦苇化学组分、超分子结构、粉碎粒径及酶解性能的影响。结果表明：不同含水量的芦苇经电子束辐照后均发生降解，超分子结构受到破坏，粉碎后小粒径颗粒显著增加，酶解转化率大幅度提高；当吸收剂量相同时，不同含水量芦苇的表观形貌、超分子结构及粉碎粒径分布没有明显区别，但酶解转化率与含水量呈负相关，含水量5%、10%和50%的芦苇经过500 kGy 电子束辐照后，纤维素酶解转化率分别22.24%、19.76%和18.57%，半纤维素酶解转化率分别为25.04%、23.84%和19.56%，经过1 000 kGy电子束辐照后，含水量5%、10%和50%的芦苇纤维素酶解转化率分别为54.09%、47.27%和49.24%，半纤维素酶解转化率分别62.30%、53.25%和47.83%；当吸收剂量为500 kGy时，含水量为5%的芦苇纤维素、半纤维素较含水量10%和50%芦苇降解严重，而当吸收剂量为1 000 kGy时，含水量为50%的芦苇纤维素、半纤维素则较含水量5%和10%的芦苇降解严重，并且较含水量5%和10%的芦苇，含水量为50%的芦苇纤维素、半纤维素更多地被降解为非糖类物质。

潮滩沉积物水分的分布在空间和时间上会有很大的变化, 含水量的变化会导致沉积物中生源要素含量的变化。 因此, 实时、 准确、 快速的监测潮滩沉积物含水量, 对了解潮滩的各种特性, 掌握潮滩生源要素信息, 潮滩资源的开发有着重要意义。 采集青岛市东大洋村潮间带的沉积物115份, 分别测定新鲜样品、 风干4周、 风干8周样品的可见近红外光谱和含水量。 以db10小波基和sym6小波基对原始光谱进行小波变换, 采用偏最小二乘回归建立潮滩沉积物含水量模型。 通过10阶小波变换获取原始光谱的低频信息A_n和高频信息D_n(n=1, 2, …, 10), 通过原始光谱S分别与高频信息D_n做差值, 得到S-D_n, 对A_n, D_n和S-D_n建立潮滩沉积物含水量模型, 并对模型结果进行分析。 原始光谱建立模型的Rp2为0.841, RMSEP为2.767, RPD值为2.481。 通过对db10小波基变换后的低频和高频信息分析, 无用信息主要集中在D₃和D₄, 去除D₃和D₄建立的含水量模型, 相比于原始光谱模型精度有明显提高, Rp2为0.878, RMSEP为2.501, RPD值为2.749; 通过sym6小波基变换后进行分析, 无用信息主要集中在D₅和D₉, 去除D5和D9建立含水量模型与原始光谱模型相比, 精度也有一定提高, Rp2为0.87, RMSEP为2.475, RPD值为2.768。 因此通过小波变换对原始光谱划分低频信息和高频信息进行分析, 能够有效找到潮滩沉积物含水量的干扰信息, 实现特征信息提取, 从而建立准确度更高的潮滩沉积物含水量模型, 为潮滩沉积物含水量实时、 动态监测提供理论基础。

无人机高光谱遥感为精准农业和农业信息化监测提供崭新视角。 高光谱传感器具有厘米级空间分辨率和精细的光谱分辨率, 可获取高质量的高光谱数据。 然而, 高光谱数据通常伴随噪声和数据冗余, 高光谱信息利用效率低, 常规预处理难以满足精准估算的需求。 因此, 为解决上述现实问题, 针对机载高光谱影像的数据挖掘必不可少。 利用分数阶微分(FOD)技术逐像元处理机载高光谱数据(步长为0.1)。 通过对比FOD技术与整数阶技术对高光谱数据的改善能力, 从光谱层面探寻最佳FOD阶数。 在梯度提升回归树(GBRT)算法下构建土壤含水量(SMC)估算模型, 最终在最佳模型下评估SMC的空间分布。 结果表明: FOD技术提高光谱与SMC的相关系数(r_max=0.768), 与原始光谱、 一阶微分和二阶微分处理后的光谱同SMC相关系数相比, 分别提升0.168, 0.157和0.158。 FOD技术提升模型估算精度的主因是突出有效光谱信息的作用, 特别是与水分胁迫密切敏感的叶绿素、 植物结构和水分响应波段(430, 460, 640, 660和970 nm)。 即使FOD技术取得理想的结果, 不同阶数的效果仍有差异。 高阶FOD对影像增加了一定噪声, 相较于高阶FOD(1<阶数<2), 低阶FOD(0<阶数<1)对相关性的改善更为明显。 FOD技术对SMC估算模型的性能有很大提高, 在0.4阶模型下取得最优结果(R_p²=0.874, RMSEP=1.458, RPIQ=3.029)。 此外, 0.1—0.9阶和1.6—1.9阶的SMC估算模型比整数阶模型更优(R_p²提升0.8%~13.8%), 但根据模的RPIQ发现, 低阶FOD模型在模型的预测能力方面更强。 在0.4阶模型下反演农田土壤水分的空间分布表明干旱区农田SMC具有显著的空间异质性。 研究结果表明低阶FOD技术有效地实现对高光谱数据挖掘, 从而实现农业SMC的精准估算。 该研究提出了针对机载高光谱影像处理的新方法, 为干旱区精准农业实施和管理提供新的策略。

沉积岩石的强度往往会受到水的影响, 含水量不同其影响程度也不相同。 因此, 沉积岩石的含水量测定对于后续评估其物理力学特性具有重要的价值。 在岩石含水量测定方面, 传统的方法往往费时、 费力, 而且破坏了工程结构的完整性。 近红外光谱分析技术是一种非常有潜力的方法, 具有实时、 无损等优点。 基于近红外光谱分析技术对砂岩的光谱特征以及含水量的反演进行了研究。 首先, 通过室内试验获取了砂岩试样不同饱和度的近红外光谱曲线; 然后, 对原始光谱曲线进行了异常曲线剔除以及一阶导数预处理, 消除噪声、 环境等因素的影响; 其次, 对R1(1 400 nm)和R2(1 900 nm)附近的两个吸收峰进行光谱特征变量提取以及归一化处理, 消除量纲和域值的影响; 接着, 基于最大信息系数对提取的光谱特征变量进行分析和筛选; 最后, 基于筛选后的光谱特征变量采用自行搭建的BP神经网分类器对砂岩的含水量进行了反演。 结果表明: (1)含水砂岩的近红外光谱吸收曲线在1 400和1 900 nm附近有着明显的吸收峰, 位于1 400 nm附近的吸收峰, 谱带比较宽缓, 位于1 900 nm附近的吸收峰, 谱带比较尖锐; 随着含水量的增加, 近红外光谱曲线在1 400和1 900 nm附近吸收峰的吸收强度也在增加, 具有明显的正相关性, 可作为砂岩含水量分析、 反演的主要谱段。 (2)根据计算的最大信息系数值, 1 400 nm附近的峰高与含水量的相关性最强, 同样1 900 nm附近的峰高与含水量的相关性最强; 1 400 nm附近的峰面积、 峰高和1 900 nm附近的峰高、 峰面积、 半高宽、 右肩宽, 共6个光谱特征变量, 其最大信息系数值>0.9, 可作为BP神经网络反演砂岩含水量的特征变量。 (3)利用最大信息系数筛选出1 400和1 900 nm附近两个吸收峰的特征变量进行BP神经网络建模, 所建立的砂岩含水量反演模型训练集准确率为90.3%, 测试集的准确率为83.9%, 说明基于近红外光谱分析技术砂石含水量的反演方法是可行的。