基于HJ-1星CCD数据的溢油遥感特性分析与信息提取

基于HJ-1星CCD多光谱数据,以2010年美国墨西哥湾深海油井溢油污染海域为研究区,对溢油迁移转化过程进行分析,认为油水混合物是该次事故的主要污染类型之一.研究HJ-1星CCD数据多种目标的影像特征与光谱响应特征,指出油水混合物能明显改变海水对入射光的后向散射性能,可以被有效地识别与判定.利用决策树分类方法能有效地提取墨西哥湾溢油污染中的油水混合物;对误判信息进行分块合并处理后,可进一步提高油水混合物的提取精度.研究表明,HJ-1星CCD多光谱数据能有效提取海洋溢油污染信息,具备了开展海洋溢油污染遥感监测的能力.     

基于光谱峰谷沿匹配的荧光光谱定量分析方法

超短激光脉冲与大气相互作用产生具有分子特征谱的荧光光谱,如能对该荧光光谱进行识别,则可获知气体的成分和浓度,目前该方法在环境监测中应用的主要困难是缺乏光谱分析的有效手段.针对这个问题,本文提出了一种新颖的基于光谱峰谷沿匹配的定量分析方法.首先采用小波分解对光谱数据进行压缩去噪,对重构后的光谱进行光谱峰/谷沿相似度的分析.在此基础上,选取由主要特征峰构成的六个特征峰团,并对峰团的强度进行主成分分析.通过对前2个主成分进行光强-浓度的最小二乘法拟合,实现了对空气中低浓度掺杂气体的高精度定量分析.     

OH-根对掺铒碲酸盐玻璃光谱性质的影响

制备了5种浓度下系列不同OH^-根含量的掺铒碲酸盐玻璃样品，测试了样品的红外吸收光谱，分析了在不同通氧除水时间下玻璃的红外吸收系数变化情况．测试了样品的吸收光谱，利用Judd-Ofelt理论计算了不同铒掺杂浓度和OH^-根含量样品的光谱参量Ωi（i=2，4，6）．根据McCumber理论计算了铒离子在1532nm处的吸收截面和Er^3＋：^4I13／2→^4I15/2跃迁峰值发射截面．测试了样品中Er^3＋：^4I13／2→^4I15/2跃迁对应的荧光光谱和^4I13／2能级荧光寿命，讨论了OH^-根对不同铒掺杂浓度下碲酸盐玻璃光谱性质的影响．研究结果表明，OH^-根仅对荧光寿命和荧光峰值强度存在影响，在Er2O3浓度小于1．0mol％时，OH^-根是发生荧光猝灭的主要影响因素，而高于这一浓度后Er^3＋离子本身的能量转移对荧光猝灭起主要作用．而OH^-根对其他光谱性质（荧光半高宽、吸收光谱、受激发射截面等）基本没有影响．     

黄瓜叶片叶绿素荧光光谱日变化的研究

文中研究了叶绿素荧光光谱的日变化规律,分析了叶片的光合速率与叶绿素荧光光谱之间的关系,通过分析日光温室光合有效辐射的变化规律,建立叶片光合速率与叶绿素荧光光谱强度之间的回归方程.利用激光诱导叶绿素荧光光谱分析技术实现对叶片光合速率的无损检测,为产量预测的研究奠定了基础,同时也拓宽了可见光波段的研究领域.     

基于太赫兹时域光谱图像序列的运动检测研究

太赫兹时域光谱（THz-TDS）图像是一种新的图像形式，THz—TDS图像的每个像素点是一个一维时间脉冲信号，该信号承载了像素点位置处目标材料在太赫兹（THz）波段的吸收谱或散射谱：由于THz频段覆盖了许多有机大分子和半导体材料分子振动和转动的频率，可以预计，随着THz技术发展的不断深入，THz—TDS技术乃至THz—TDS图像分析技术将会成为研究这些材料基础问题的重要手段。本文针对THz-TDS图像的特点，提出了一种对在THz-TDS图像序列中的目标微小运动进行检测和估计的方法。该方法通过假设目标材料的局部THz特性保持守恒，导出了目标物的运动方程，并通过引入矢量同质微分概念，给出了该方程的近似求解方法。本文最后给出的实验结果验证了方法的可行性和有效性.     

OH-根对掺铒碲酸盐玻璃光谱性质的影响

制备了5种浓度下系列不同OH^−根含量的掺铒碲酸盐玻璃样品, 测试了样品的红外吸收光谱, 分析了在不同通氧除水时间下玻璃的红外吸收系数变化情况. 测试了样品的吸收光谱, 利用Judd-Ofelt理论计算了不同铒掺杂浓度和OH^−根含量样品的光谱参量Ω _i (i = 2, 4, 6). 根据McCumber理论计算了铒离子在1532 nm处的吸收截面和Er³⁺:⁴I_13/2®⁴I _15/2跃迁峰值发射截面. 测试了样品中 Er³⁺: ⁴I_13/2®⁴I_15/2跃迁对应的荧光光谱和⁴I_13/2能级荧光寿命, 讨论了OH^−根对不同铒掺杂浓度下碲酸盐玻璃光谱性质的影响. 研究结果表明, OH^−根仅对荧光寿命和荧光峰值强度存在影响, 在Er₂O₃浓度小于1.0 mol%时, OH^−根是发生荧光猝灭的主要影响因素, 而高于这一浓度后Er³⁺离子本身的能量转移对荧光猝灭起主要作用. 而OH^−根对其他光谱性质(荧光半高宽、吸收光谱、受激发射截面等)基本没有影响.     

基于频谱相似性的高光谱遥感图像分类方法

提出一种基于光谱曲线频谱特征的高光谱遥感图像分类方法.该方法将高光谱图像中每个像元所对应的光谱序列视为一维离散信号,经离散傅里叶变换获得频谱图,由于不同地物光谱曲线的频谱表征差异明显,进而提出以目标和参考光谱曲线的频谱幅度值之差来度量光谱的相似性.由于频谱能量随着谐波次数的升高而急速下降,所以本文利用兰氏距离（Canberra距离）对该方法进一步改进,从而提高较高频率成分在光谱相似性度量中的贡献.此外,根据频谱图中各次谐波的能量分布规律,分析了地物光谱曲线的频谱能量累积分布函数,并最终确定参与相似性度量计算的谐波次数.为定量评价本文方法,本文采用两幅高光谱图像进行分类实验,并以制图精度、用户精度、总体精度、平均精度和Kappa系数,对本文方法、光谱角填图（SAM）、光谱信息散度（SID）和欧氏距离（ED）方法的分类结果进行比较分析.实验结果表明：本文方法可有效地应用于高光谱遥感图像分类.     

适用于复杂地形海域的溢油模拟系统

建立了三维耦合模型用于预报海上溢油的轨迹和最终归宿.模型包括水流与输移–归宿两个模块.水流模块采用非结构有限体积、波流耦合数值模型.采用非结构网格,模型可以灵活地模拟包含众多岛屿、曲折岸线等复杂地形区域发生的溢油事故.在输移–归宿模块中采用粒子追踪法模拟油膜的输运.水平扩散采用随机走动方法模拟,而垂向扩散过程则通过Langeven方程进行求解.油的迁移过程包括对流、扩展、紊动扩散、附着在岸边、沉降到海底等;转化过程包括挥发、溶解、乳化等.此外,光化学反应、水解、生物降解能够改变油的特征,减轻油的污染,模型中亦作了考虑.该模型可以用于瞬时和连续溢油的情况,不仅可以用于模拟油,也可以模拟其它与油的密度相近的有害物质的泄漏.应用建立的溢油模拟系统对渤海海峡发生的突发性溢油事故进行了模拟.     

针对东方人黑色虹膜识别的光谱选择

本文以东方人黑色虹膜作为研究对象,进行两方面研究:1)对于单一光谱照明,找到某一个最适合东方人黑色虹膜的光谱段;2)对于多个光谱照明,确定东方人黑色虹膜所需要的光谱段数量.第一部分研究中,采用改进的卷积矩阵与频谱能量相结合的算法,对虹膜纹理质量进行评估;采用改进2-DGabor与1-DLog-Gabor相结合的编码方法,获得虹膜匹配性能的指标.实验显示:针对单一光谱照明,700nm对于东方人的黑色虹膜是最优的光谱段.第二部分研究中,采用改进multi-group(2D)2PCA算法,基于多光谱虹膜图像的最大不相关性进行层次聚类分析.实验显示:针对多个光谱照明,3个主聚类可以最好地描述从545nm到940nm的所有光谱段.以上研究在该领域内具有开拓性,解决了东方人黑色虹膜多光谱采集与识别的基础问题,为东方人黑色虹膜的多光谱融合提供了理论依据.     

基于小波变换的海量高光谱遥感数据分形编码压缩算法研究

提出基于小波变换和频域空间分形编码的海量高光谱数据压缩新方法(AWFC).与传统的数据压缩相区别,基于图像自身灰度空间的压缩编码为第一代图像压缩技术,以小波变换为工具基于图像频域空间的编码为第二代图像压缩技术,以分形技术为代表对图像的特征空间编码为第三代图像压缩技术.同时探讨了利用成像光谱影像数据存在空间维和光谱维上的相关性,尽可能保持光谱不变情况下如何进一步提高图像压缩效率.和传统的图像有损压缩相比,在同等信息损失的情况下,AWFC算法能够极大的提高压缩比,同时和第二代以小波技术为代表压缩算法相比,本算法也具有效率更高的优势.同时提供了对光谱空间[光谱维],灰度空间[空间维]和经过小波变换WT频域空间3种分形编码FC进行对比,探讨光谱保持下的高压缩比,同时保持快速编码与解码的分形高光谱影像压缩方法.与经典的图像数据压缩方法相比,基于分形编码的图像压缩方法其压缩比在理论上可以超过经典压缩方法的几个数量级.分形图像压缩极高的压缩比,快速的解压速度在高光谱影像压缩中将会为高光谱甚至超光谱航天遥感带来新的思路.提供了将分形分块技术引入到高光谱甚至超光谱影像光谱维分块的思路,发展了光谱形态保持的图像分块技术,给出了基于光谱保持的分形编码压缩框架.最后,作为高光谱图像处理与分析系统HIPAS的一部分,我们在VC 6.0下,基于WindowsXP平台对高光谱影像压缩模块进行了软件模块实现和验证.     

Si-N-O薄膜表面微图形的制备及对内皮细胞黏附行为的影响

采用光刻技术、湿法刻蚀在(100)硅片表面制备微米级沟槽图形结构, 并运用非平衡磁控溅射(UBMS)设备在图形表面沉积Si-N-O系薄膜, 最终得到Si-N-O薄膜表面微图形. 运用表面轮廓仪对微图形结构尺寸进行了表征, 采用X射线光电子能谱(XPS)对Si-N-O薄膜的成分结构进行了检测, 应用静态接触角测量评价了样品表面的亲疏水性, 运用体外内皮细胞粘附及Alamar blue实验评价Si-N-O薄膜表面微图形对内皮细胞粘附、取向及增殖等细胞行为的影响. 实验结果发现图形样品表面的内皮细胞数量和活性优于平面样品. 图形对培养1 d的内皮细胞取向有明显的引导作用, 细胞多沿与沟槽平行方向生长; 3 d后多数内皮细胞跨过沟槽区域相互融合, 细胞活性仍显著优于平面样品. 实验表明样品表面的微图形化可有效促进了内皮细胞在样品表面的附着与增殖生长.     

一种有效的超分辨空间谱估计方法--虚拟阵列变换法

提出了一种有效的超分辨谱估计方法－虚拟阵列变换法,该方法通过对任意阵列实施变换,有效地增加了阵元数目（实为虚拟阵元）。该方法不仅可以克服任意阵列稀面时的信号模糊问题,而且增加了可检测的信号源数及提高了阵列的解相干能力。通过理论分析与仿真实验进一步证实了该方法的有效性,。     

尾矿砂放射性物质豁免标准制定中的理论研究

从理论上建立了稀土尾矿砂天然放射性物质(NORM)的活度浓度与等效组织吸收剂量率间的关系式,由此计算出单位活度浓度样品到等效组织中的吸收剂量率转换系数.研究了样品所发射γ光子注量率的空间角分布,结合MCNP对样品有效厚度等理论计算结果,给出了尾矿砂放射性现场测量模型的几何参数.参考国际原子能机构(IAEA)报告,NORM样品对公众造成的γ外照射剂量上限为人均0.3 m Sv y?1,以此值作为控制目标,计算了在此标准下几种不同活度浓度样品造成的空气吸收剂量率,提出了尾矿砂排放的豁免水平:扣除现场本底后,测量得到的空气吸收剂量率低于55 n Gy h?1.依据理论推导给出的相关参数,进行了现场验证实验,同时对所测样品取样进行实验室分析,最终结果表明两者所测得数据基本符合,相对误差为15.8%.     

色谱联用技术在环境和生物样品中痕量超痕量元素形态分析研究进展

随着分析科学的不断发展,常用的元素分析方法,如光谱技术(AES,AFS)和质谱等已不能满足环境和生物样品中痕量、超痕量元素的赋存形态分析。以色谱联用技术为代表的元素形态分析测试技术(如液相色谱-原子光谱联用、色谱-电感耦合等离子质谱联用、毛细管电泳-电喷雾离子化质谱联用技术等)已成为国内外研究的热点。本文扼要的介绍了近年来国内外在环境和生物样品中痕量、超痕量元素砷、硒、汞形态分析的色谱联用技术研究进展,并侧重于样品前处理方法、痕量或超痕量元素的形态分析技术。     

疏松砂岩稠油油藏压裂井裂缝参数优新方法

世界上稠油油藏可采量超过了规原油.由于稠油油藏地层一般比较疏松生产易出砂,压裂防砂完井是疏松砂岩稠油油藏用造措施之一.而裂缝参数选取对于压裂防砂施工来说是至关重要.针对目前裂缝参数优化仅仅以产能为目标缺陷,本文引用裂缝流比重念来表征人工裂缝对油藏流体传输量贡献大小,裂缝流比重越大双线性流模式越标准,越有利于防砂生产.建立了压裂井数值模拟模,以计算不同宽比矩泄油区域中压裂井期生产情况.统一压裂设计方法基上,以增产和防砂为双重优化目标提出了一种优化疏松砂岩稠油油藏压裂井裂缝参数新方法：即对于定条件油藏和压裂用支撑剂数量,存一个特定无因次裂缝流能力使缝流比重数取最大值,此时裂缝参数即为最优裂缝参数.回归了正方泄油区域压裂防砂井参数优化公式,可以据油藏和支撑剂条件方便地进行压裂井裂缝参数优化.对于矩泄油区域,可以用等效支撑剂数消除宽比影响,将其等效为正方泄油区域之后进行裂缝参数优化.     

泡沫油形成过程及其影响因素研究进展

泡沫油是对井口产出泡沫状原油的描述,一些稠油油藏溶解气驱过程中表现出反常的高产和较高的采收率现象,在深层稠油油藏注天然气吞吐过程中也观察到了泡沫油现象,对此有观点认为是由于在特定的油藏开采条件下泡沫油流动的作用。虽然泡沫油被广泛的研究,但是对于泡沫油流动的模拟依然存在困难,泡沫油理论仍然存在争议。本文对传统溶解气驱和稠油油藏泡沫油溶解气驱进行了对比;对目前关于泡沫油形成过程中过饱和、气泡成核、气泡生长以及气泡迁移、合并和破裂等各个阶段及其影响因素的最新研究成果进行了总结,尤其是对存在争议的成核理论进行了对比和总结,以期对泡沫油的形成过程有进一步的认识。     

振动式钢包下渣检测方法及其关键技术研究进展

钢包下渣检测技术对钢铁连铸生产具有重要实际意义,它可以有效地提高铸坯质量、增加钢水收得率以及延长中间包的使用寿命.综述国内外钢包下渣检测技术方法及其应用情况,指出其在实际应用过程中存在的主要问题.对振动式钢包下渣检测方法的检测原理、信号处理流程等技术难点进行了重点描述.针对振动式钢包下渣检测技术存在的识别稳定性低、调试适用时间长等问题,对其所涉及的水模实验平台搭建、二相流汇流旋涡卷渣机理、水口套管受迫振动响应及钢流冲击振动信号优化处理等关键技术进行了深入分析,并给出了相应的研究思路与建议.     

以ICCD为传感器的温度场实时检测——Ⅱ.波长优化设计的原则及方法

开发了用ICCD作为传感器的温度场实时检测比色方法.为了保证测量精度和灵敏度,研究了双色热图象发度的比值响应与物体辐射特性、滤光片透过率特性和ICCD的光谱响应之间的关系.对于系统辐射成象模型进行计算机模拟计算,得出了系统工作波长的理想选择,理论分析与实验结果相一致     

超灵敏、宽频域新型柔性仿生振动传感器

信息化社会对电子产品的柔性化、便携性(轻薄、可折叠、可穿戴)的需求日益增加,最近的研究表明,利用碳纳米管优异的电学、力学特性和纳米尺度效应而设计出的柔性纳米传感器表现出更高的灵敏度、更快速的响应-恢复时间等优异的特性.本文基于多壁碳纳米管(multiwalled carbon nanotube,MWNT)复合材料,采用一种简单喷涂成膜的方法制备了具有空腔结构的柔性仿生振动传感器,该柔性仿生振动传感器时间分辨短(22.7μs),信噪比高(55 dB),检测范围宽(20~22000 Hz),可以高质量地实时检测并记录声音信息,在声音检测以及构筑电子耳膜来治疗耳膜损伤导致的耳聋等方面提供了新的可能性方案.     

Fe^3＋对脆杆藻增殖的影响

采用AGP实验的方法,研究了Fe3 的不同质量浓度对脆杆藻(Fragilaria sp.)细胞增殖的影响.对光密度值和叶绿素a的测定结果显示:Fe3浓度<50 μg/L,脆杆藻的细胞增殖受到抑制.Fe3浓度在50～500μg/L之间时,脆杆藻的细胞增殖明显.Fe3浓度达到1000μg/L时,实验前6 d,细胞密度基本无增长,在7～14 d脆杆藻已适应该浓度,细胞进行分裂,密度增长.第15 d后细胞分裂又处于停止状态.说明Fe3浓度>1000μg/L对脆杆藻细胞的代谢、分裂产生了一定程度的抑制作用.适宜的铁浓度对水体富营养化有促进作用.