微塑料在环境中分布广泛， 具有潜在的健康暴露风险， 开发一种准确可靠的监测方法十分必要。 研究了两种基于拉曼光谱的微塑料定量分析方法。 一是悬浮液中微塑料质量浓度的定量分析， 通过拉曼光谱测定加入定量二氧化硅进行标定后的不同浓度微塑料悬浮液特征峰强度， 探究微塑料悬浮液特征峰强度与质量浓度之间的关系， 结果表明微塑料质量浓度与标定后的特征峰强度具有良好的相关性（R2=0.96）， 但此方法需要提前收集环境中的微塑料并采用搅拌与超声振荡等方法进行处理以制备测量所需的悬浮液样品， 测量前需采用定标物质对悬浮液特征峰强度进行标定， 以及在微塑料浓度高时无法完全悬浮所有的微塑料从而导致测量效果不佳等问题均会降低该方法的实用性。 二是滤膜表面上微塑料质量的定量分析， 通过气溶胶发生器产生微塑料气溶胶， 并将其收集在滤膜表面， 通过拉曼光谱面扫描模式测定滤膜上微塑料样品的特征峰以确定微塑料样品的存在状态， 从而探究沉积在滤膜表面的微塑料气溶胶样品的峰识别频率与微塑料质量之间的相关性， 结果表明微塑料气溶胶样品的峰识别频率与质量之间具有较好的相关性（R2=0.95）。 传统采样方法使得微塑料样品在滤膜上大面积分布且分布不均匀， 以及测量区域占比太小导致较大相对测量误差（2%～6%）的出现。 该研究在保持样品表面沉积密度不变的情况下采用气溶胶微浓缩技术采样， 缩小样品沉积面积， 减少微塑料样品的收集量， 提高测量区域占比。 结果表明， 采用气溶胶微浓缩技术可以有效提高微塑料气溶胶样品的峰识别频率与质量之间的相关性（R2=0.97）， 相对测量误差也降低至2%～4%。 该方法不需要微塑料悬浮液制备与定标等繁琐的操作， 可将空气中的微塑料直接收集到滤膜表面进行微塑料的定量分析， 减少测量所需的时间， 有望应用于环境中微塑料颗粒的实时监测。

电火花诱导击穿光谱(SIBS)技术是一种基于原子发射光谱学的物质浓度与成分的定性、 定量分析技术。 与传统的实验室分析技术如电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)、 原子吸收光谱(AAS)、 质谱(MS)等相比具有实时、 实地、 在线快速检测、 高灵敏度以及低成本、 小体积、 维护简单等优点。 目前对该技术已有的研究集中在气溶胶成分分析、 土壤成分分析、 金属颗粒物浓度检测、 水泥成分分析等方向, 在环境监测、 工业卫生、 食品安全、 生物医疗等领域都有广泛且良好的应用前景。 从SIBS技术的基本原理入手, 综述了其光谱分析的原理, 即利用高压脉冲电源产生的电火花激发被测物体表面, 使被测物体在电源正负极间产生等离子体, 利用光谱仪光纤探头收集等离子体冷却过程中通过跃迁放出的光子与特征辐射谱线, 由于不同元素具有独特的特征谱线, 进而可以根据特征谱线对被测物质进行成分与浓度的定性和定量分析; 接着分析了影响SIBS技术光谱图像和光谱分析的相关因素如脉冲电源参数、 电极材料与入射角度和等离子体本身特性等, 并定量地指出了部分因素与光谱信号强弱的关系; 综述了该技术在发展过程中的一些技术革新和应用创新如激光+电火花诱导(LA-SIBS)、 高重复频率激光烧蚀电火花诱导击穿(HRR-LA-SIBS)、 超声波雾化+电火花诱导(UN-SIBS)、 粒子流电火花诱导击穿(PF-SIBS)等, 并简要说明了SIBS技术目前应用的一些领域、 应用特点以及对该技术未来发展方向的启示; 根据电火花诱导击穿光谱技术的原理缺陷以及在应用中暴露出来的一些问题, 列出了该技术目前面临的挑战如设备技术成本、 电火花能量、 环境噪声、 样品污染等; 最后, 对电火花诱导击穿光谱技术未来的研究方向和发展趋势进行了展望。

为解决弱特征区域中航空相机成像清晰度检测的问题，根据前后两次图像间具有重叠区域的特点，提出了一种基于数字高程模型（DEM）的航空相机图像清晰度检测方法。该方法在引入高精度DEM数据后，以重投影误差最小化原则修正航空成像模型，应用尺度不变特征转换（SIFT）算法进行特征匹配，并利用特征点偏移位置计算主距变化量，最终将主距变化量作为清晰度检测的标准以实现弱特征区域航空图像的清晰度检测。实验表明，所提算法对不同清晰度的弱特征区域航空图像均能进行清晰度检测，其检测均方根误差为16.275 μm，小于光学系统的半焦深（19.2 μm），能够满足航空相机的实际工程精度要求。

焦面检测准确与否对航空相机光学系统的成像质量起着至关重要的作用。为解决航空相机检焦问题,提出了一种基于多重差分滤波效应的检焦算法。首先,对检焦原理进行了介绍,在基本矩形滤波器的基础上进行设计,提出了一种适用于航空相机检焦的新型滤波器,消除了图像和滤波器之间相对位移产生的影响,并从数学角度证明了其可行性。然后,通过对图像的隔行采样对滤波器进行模拟,以完成图像检焦算法的设计。最后,利用实验采集的图像对所提算法的检焦效果进行了评估。实验结果表明,所提算法可以消除矩形滤波器和图像之间相对位移产生的正弦变化;算法灵敏度较高,最大误差为41.16 μm,小于光学系统的半焦深(76.8 μm),能够满足工程需求。

针对精密测角算法标定线阵相机内方位元素时仅标定一维方向的主点坐标及畸变, 导致该标定算法适应性及精度受限的问题, 提出了一种线阵相机二维高精度内方位标定方法。首先, 分析了线阵相机内方位元素模型, 然后, 针对该模型提出了一种基于二维转台的二维标定方法, 并给出了详细的标定步骤及数据处理方法, 最后, 将本文提出方法的标定结果与精密测角算法的标定结果进行了对比, 结果表明, 本文提出的标定方法的重投影误差为0.34 pixel, 相比于精密测角算法的1.25 pixel, 显著提高了标定精度, 且标定时不需要进行对准、调平等操作, 标定过程操作简单。

为了解决航空遥感相机自动焦面检测的问题, 提出了一种利用空间滤波测速(SFV)原理进行航空遥感相机自动焦面检测的方法。首先, 在焦面检测过程中, 采集线阵CCD输出图像的Visibility值, 利用SFV信号的Visibility值与离焦量之间的关系, 通过搜寻SFV信号Visibility最大值找出最佳的成像焦面位置; 其次, 对空间滤波测速原理及Visibility与离焦量的关系进行了介绍; 最后, 对设计的实验装置在5～53.2 mm/s的典型像移速度下进行了20次焦面检测, 结果表明最大测量误差均方值为46.25 ?滋m, 小于航空遥感相机光学系统的检焦误差宽容度(76.8 ?滋m), 能够满足航空遥感相机的自动焦面检测精度要求。

为保证航空摆扫相机转弯成像过程中的成像质量, 对其像移计算及补偿方法进行了研究。根据航空摆扫相机的成像原理, 利用几何建模及速度矢量分解建立了转弯成像像移计算模型, 给出了基于均值补偿的转弯前向像移补偿方法。转弯前向像移补偿分析表明：相机焦距为500 mm, 曝光时间为0.01 s, 速高比为0.02 rad/s, 纵向视场角为 10°, 转弯角速度为0.5 (°)/s时, 最大前向像移补偿残差量为2.22 μm; 转弯角速度为1.5(°)/s时, 最大前向像移补偿残差量为3.36 μm。另外, 转弯横向像移补偿分析表明：横向像移量随纵向视场角幅值的增加而增大, 曝光时间为0.005 s, 横向视场角为30(°), 转弯角速度为1(°)/s时, 横向像移量在纵向视场角为4.5°时达到3 μm。转弯成像试飞实验结果表明：得到的图像像质优良, 无几何形变, 前向像移补偿良好, 验证了本文提出的转弯成像像移补偿方法的正确性。

：为减小高空光学遥感器的热设计误差，提高其热控效率，利用灵敏度分析方法对高空光学遥感器的热设计参数进行了分析。根据能量守恒定律建立了光学遥感器高空航摄时的热平衡方程，并对影响透镜组件温度分布的热设计参数进行了灵敏度分析。分析结果表明，对流换热、内部热源及构件之间的热阻对高空光学遥感器透镜组件的温差影响较大。试验结果表明，基于灵敏度分析结果的热设计方案合理有效。

以线阵CCD空间滤波效应的速度测量方法为基础，进一步提出了利用线阵CCD进行空间滤波测速(SFV)信号基频消除方法。采用异相差分检波算法，在消除基频和直流成分的同时提高了信号振幅，增加了信噪比。通过研究异相差分前后空间滤波器的功率谱密度函数，对等效差分空间滤波器的特性进行了分析。实验验证了利用异相差分检波算法进行SFV信号基频消除的可行性，结果表明，采用异相差分检波算法可以消除信号基频和直流成分，同时使周期成分的振幅加倍，有利于周期信号的提取，并解决了传统光学方法光学系统复杂，装调困难的问题。