国防科技大学 空天科学学院, 新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室, 长沙 410073
AB(O,N)3型钙钛矿氮氧化物是一类新型功能陶瓷材料, 具有独特的介电/磁/光催化等性能, 在能源存储与转化领域应用前景广阔, 但传统制备工艺耗时长且产物纯度较低。本研究以尿素为氮源、金属氧化物为前驱体, 采用无压放电等离子烧结设备一步合成了钙钛矿氮氧化物SrTa(O,N)3陶瓷粉体, 并实现了快速致密化。深入研究了升温速率和合成温度对粉体组成与微观形貌的影响, 并对优化后制备的陶瓷块体进行了介电性能表征。结果表明, 较高的升温速率和适中的合成温度有利于氮化反应的充分进行, 在100 ℃/min和1000 ℃下制得的SrTa(O,N)3粉体纯度最高, 氧氮化物相含量约97%, 粒径分布区间为100~300 nm, Sr、Ta、O、N 四种元素分布均匀。较优的致密化工艺为烧结温度1300 ℃、升温速率300 ℃/min、保温时间1 min, 经烧结制得的SrTa(O,N)3陶瓷试片致密度可达94%以上, 且纯度很高, 该材料在300 Hz时的介电常数高达8349, 介电损耗为10-4量级, 优于文献报道值。本研究制备的SrTa(O,N)3陶瓷的高介电常数与致密度和纯度的调控密不可分, 这是因为气孔和杂质会降低材料介电常数, 高致密度和高纯度是SrTa(O,N)3氧氮化物陶瓷获得优异介电性能的关键。
钙钛矿 氧氮化物 尿素 放电等离子烧结 介电常数 perovskite oxynitride urea spark plasma sintering dielectric constant
1 南京信息工程大学海洋科学学院，江苏 南京 210044
2 中国科学院空天信息创新研究院遥感科学国家重点实验室，北京 100101
3 自然资源部第二海洋研究所，浙江 杭州 310012
4 浙江海洋大学水产学院，浙江 舟山 316022
针对浮游植物的总叶绿素a和7种诊断色素（叶绿素b、岩藻黄素、多甲藻素、19-己酰基氧化盐藻黄素、19-丁酰基氧化盐藻黄素、别藻黄素和玉米黄素），基于现场多波段激发荧光光谱数据，通过构建激发荧光光谱特征表征量，利用极限梯度提升（XGBoost）机器学习算法，建立了浮游植物色素浓度的反演模型。验证结果表明，反演模型具有良好的估算精度，其中总叶绿素a的反演模型精度最高（决定系数为0.87，平均绝对相对百分比误差为28.1%，均方根误差为1.168 mg·m-3）。将建立的色素反演模型应用于东海典型断面处，成功获取了色素浓度的垂向分布特征。
光谱学 激发荧光光谱 浮游植物色素浓度 反演模型 XGBoost机器学习算法 光学学报
2022, 42(18): 1830002
国防科技大学空天科学学院，新型陶瓷纤维及其复合材料重点实验室，长沙 410073
近年来，稀土钙钛矿氧氮化物因其出色的多功能性以及在光学、光催化、介电和磁性材料等领域的应用前景备受关注。本文介绍了稀土钙钛矿氧氮化物的结构稳定性计算方法，总结了其制备方法，最后阐述了其主要应用情况，并对其进一步研究和发展进行了展望。
稀土元素 钙钛矿 氧氮化物 合成方法 rare-earth element perovskite oxynitride synthesis method
中国科学院空天信息创新研究院, 数字地球重点实验室, 北京 100094
水体中的悬浮物浓度和透明度是水质调查中的基本参量, 也是评价水环境优劣的重要指标。 卫星遥感技术可以大范围、 较快速、 低成本地实现主要水质参数的反演, 但是对于水质复杂多变且水域面积较小的内陆水体来说, 目前常用的卫星不能满足水质参数的反演需要。 珠海一号卫星星座是由珠海欧比特宇航公司发射的新型高光谱卫星星座, 具有高空间、 高光谱、 高时间分辨率的特点, 在内陆水体水质监测中具有重要潜力; 然而目前对于运用珠海一号数据进行内陆水体水质参数遥感监测的适用性有待研究, 需要开展星地同步实验检验其应用效果。 以珠海一号高光谱卫星作为遥感数据源, 以于桥水库为研究区, 利用与卫星同步的水面实测数据, 使用经验回归的方法分别构建了悬浮物和透明度的反演模型, 并开展了悬浮物浓度和透明度的模型精度检验。 检验结果证明, 于桥水库悬浮物浓度和透明度的反演模型最佳波段组合分别为Rrs(684)/Rrs(540)和Rrs(656)/Rrs(556), 模型反演相对误差分别为8.6%和11.7%, 均方根误差分别为1.0 mg·L-1和18.2 cm。 利用建模公式得到了2018年11月22日于桥水库的水质参数分布图, 发现于桥水库的悬浮物浓度空间分布呈现北高南低的特点, 而水体透明度的空间分布呈现出北低南高的分布特征, 这种空间分布特征应该主要是因为于桥水库北部水较浅南部水较深, 水越深底泥越不容易再悬浮导致的。 基于星地同步实验的于桥水库水质参数反演建模和检验结果初步说明了珠海一号高光谱卫星在定量反演内陆水体水质参数方面具有潜力, 未来需要开展更多的星地同步实验进一步完善预处理和反演模型。
珠海一号 高光谱 于桥水库 悬浮物浓度 透明度 Zhuhai-1 Hyperspectral satellite Yuqiao reservoir Suspended matter concentration Water clarity
中国科学院遥感与数字地球研究所, 数字地球重点实验室, 北京 100094
偏振被定义为光的振动方向对于传播方向的不对称性。 偏振信息是遥感数据空间、 辐射、 光谱信息之外的又一重要信息。 对于光学遥感数据来说, 偏振信息是对光谱信息的又一种补充。 偏振遥感在水体应用中具有巨大潜力, 其中一个非常重要的应用就是校正天空光水面镜面反射, 从而得到包含水中物质信息的离水辐射信号。 太阳入射光会在水面发生反射或者与水体中颗粒物发生散射作用, 使得离开水面被遥感器接收的信号具有很强的偏振特性。 目前开展的水体偏振遥感实验要么面向室外自然光条件下的清洁海洋水体, 要么面向室内人造光源条件下的模拟水体, 鲜有面向自然光条件下的浑浊内陆水体。 本文通过组合地物光谱仪和汤姆森偏振棱镜, 实现了自然光条件下内陆水体水面原位偏振反射率光谱测量。 利用获取的典型内陆水体水面多角度偏振反射率光谱, 定量分析了多角度观测条件下水体偏振光谱特性, 以及从水面偏振信号中消除天空光水面镜面反射从而得到离水辐射信号的效果。 当观测方位角为135°、 观测天顶角为53°时, 采用偏振测量剥离水表天空反射光的剥离效率较好, 推荐采用该观测几何进行水面偏振光谱观测。 相比于传统的非偏振水面光谱测量方法, 水面偏振光谱测量方法受气象条件变化影响小, 能够更精确的提取离水辐射。
偏振 多角度 反射率光谱 水色遥感 天空光反射 Polarization Multiangle Reflectance spectra Water color remote sensing Skylight reflection 光谱学与光谱分析
2016, 36(10): 3269
1 南京信息工程大学海洋科学学院， 江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学江苏省海洋环境探测工程技术研究中心， 江苏 南京 210044
3 中国科学院遥感与数字地球研究所数字地球重点实验室， 北京 100094
大面积绿潮爆发对海洋生态环境、渔业经济、滨海旅游业等造成严重的负面影响。利用遥感技术可对绿潮进行宏观、及时、动态的有效监测，也可进行及时治理和预防，以减少经济损失。从GF1-WFV和HJ-CCD影像数据提取我国沿海绿潮水体的反射光谱特征，分析与非绿潮水体的光谱特征的差异，进而面向环境一号和高分一号开发了多光谱绿潮指数（MGTI）-多波段差值耦合算法，并用该算法对绿潮进行遥感监测。同时与Landsat7-ETM+影像监测面积、归一化植被指数（NDVI）算法和增强型植被指数（EVI）算法提取绿潮面积进行比较验证。结果表明，所开发算法对绿潮发生位置和面积的监测效果较好，且精度达到94%，可有效地应用于我国沿海二类水体的绿潮监测，为利用国产卫星数据监测沿海绿潮提供理论依据和方法支撑。
海洋光学 绿潮 多光谱绿潮指数 遥感
1 西安科技大学测绘科学与技术学院, 陕西 西安 710054
2 中国科学院遥感与数字地球研究所,数字地球重点实验室, 北京 100094
有色可溶解性有机物(简称CDOM,又称为黄色物质),存在于所有自然水体中,可以用于指示水体有机物污染的状况.相比于常规采样监测方法,基于遥感数据反演CDOM具有重要优势.但是遥感数据反演CDOM的方法通常具有区域局限性,因此需要对不同区域水体进行反演方法的检验和完善.我国北方水体CDOM遥感反演的相关研究较少,选择位于河北省张家口市和北京市延庆区交界的官厅水库为研究区,利用2013年10月26日获取的水面遥感反射率光谱(Rrs(λ))和实验室测得的CDOM吸收系数(aCDOM(λ))数据,首次进行了CDOM浓度(以440 nm处CDOM的吸收系数(aCDOM(440))表示)反演.对半解析方法即QAA-CDOM方法进行了检验和改进,并建立了CDOM反演的经验模型.QAA-CDOM方法反演结果的均方根误差RMSE为0.10,平均相对误差σ为10.8%.通过实测数据计算了每个波段的水面以下上行辐照度与辐亮度的比值Q,代替了QAA-CDOM方法中的固定Q值,对QAA-CDOM方法进行改进,反演结果精度仅略有提升,RMSE=0.09,σ=10.2%.同时,用四个遥感反射率的比值与aCDOM(440)进行回归分析,建立了CDOM反演的经验模型.结果显示Rrs(531)/Rrs(551)与CDOM浓度的相关性最大,决定系数为0.63;基于该波段比值建立的CDOM反演经验模型的反演结果的均方根误差RMSE为0.08,平均相对误差σ为8.8%.经验方法反演结果的精度更高,但需要同步实测数据进行所选波长和模型系数的标定;半解析方法不需要标定,更易于推广.
有色可溶解性有机物 黄色物质 水面光谱 官厅水库 Chromophoric dissolved organic matter Yellow substance CDOM CDOM Spectral data QAA QAA Guanting Reservoir 光谱学与光谱分析
2015, 35(4): 1015
1 中国科学院遥感与数字地球研究所, 数字地球重点实验室, 北京100094
2 华东师范大学, 地理信息科学教育部重点实验室, 上海200062
3 环境保护部卫星环境应用中心, 北京100094
水体光场不是各向同性的, 其方向性分布规律的研究对于水质参数遥感反演建模具有十分重要的意义。 大洋水体光场的二向性研究已经相对比较成熟, 而内陆水体光场的二向性分布规律研究仍存在许多问题。 水面原位多角度光谱测量数据是分析水体光场二向性的重要依据, 但是目前国际上还缺少相关测量设备。 设计并制作了一种能够在野外原位测量水面光场二向性的多角度水面光谱测量杆, 它可以配合光谱仪测量多个角度的水面遥感反射率光谱。 利用该设备在太湖开展了一次水面多角度光谱测量实验, 利用该实验获取的数据分析了太湖水面遥感反射率光谱的方向性分布规律, 进而给出了能够降低方向性影响的水质参数遥感反演建模策略。
多角度 二向性 方向特性 遥感反射率 太湖 Multi-angle Directional properties Remote sensing reflectance Lake Taihu 光谱学与光谱分析
2013, 33(9): 2506
1 中国科学院对地观测与数字地球科学中心, 北京100194
2 中国科学院对地观测与数字地球科学中心, 北京100194华东师范大学地理信息科学教育部重点实验室, 上海200062
3 华东师范大学地理信息科学教育部重点实验室, 上海200062
水体反射率的光谱特征波长分析是解决内陆水色遥感难题的一项重要的基础工作。 该文分析了2006—2009年七次太湖综合实验获取的312个采样点遥感反射率, 找出反射率曲线出现极大值、 极小值、 由凹向凸转变的拐点、 由凸向凹转变的拐点对应的特征波长, 给出了太湖水体反射率350～900 nm范围内的光谱特征波长: 359, 440, 464, 472, 552, 566, 583, 628, 636, 645, 660, 676, 689, 706, 728, 791, 806和825 nm。 最后用浮游植物色素的吸收光谱、 太湖水体特有的组成成分解释了特征波长。 文章分析特征波长的方法, 对于各种光谱曲线的特征波长分析都适用, 该方法能够有效地区分曲线峰值所在波长和谷值所在波长重叠的情况。 该文的研究成果有利于建立反演水质参数的算法, 从而提高反演算法的精度。
水色遥感 遥感反射率 太湖水体 特征波长 Ocean color remote sensing Remote sensing reflectance Taihu Lake water Characteristic wavelengths 光谱学与光谱分析
2011, 31(7): 1892
1 南京信息工程大学江苏省气象灾害重点实验室， 江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学大气物理学院， 江苏 南京 210044
3 中国科学院对地观测与数字地球科学中心, 北京 100190
以太湖为研究区，通过水面光谱实验采集，地基太阳光度计大气测量，和当天的MODIS遥感影像，联合遥感太湖地区的大气光学特性，提出了一种实验确定气溶胶类型的方法。通过与卫星影像准同步的地面光谱和太阳光度计试验，利用辐射传输模式6S，变化气溶胶类型各组分，建立关于星上辐射的查找表，并利用定义的相对误差参量，在其总误差最小时确定气溶胶类型。将其用于改进后的Mie散射程序来计算大气气溶胶粒子群包括偏振散射相函数等的光学特性，并用于太湖地区大气气溶胶光学厚度的反演中，所得结果参考CE318实测值，反演精度有了较大的提高。该研究方法与结果可为大气气溶胶光学特性计算，大气辐射传输方程，气溶胶光学厚度反演，卫星数据大气校正等遥感应用提供支持。
大气光学 气溶胶类型 太阳光谱的卫星信号二次模拟 中分辨率成像光谱仪 气溶胶光学厚度
