大气气溶胶，即大气中的悬浮颗粒物。通常所说的PM10（粒径小于10微米，可吸入颗粒物）或者PM2.5（粒径小于2.5微米，可入肺细粒子）是大气气溶胶的重要组成部分。从生成来源上看，大气气溶胶分为一次气溶胶（Primary Aerosols）和二次气溶胶（Secondary Aerosols）。一次气溶胶指自然界或人类活动直接排放的气溶胶粒子；二次气溶胶指通过大气中的物理、化学过程新生成的气溶胶粒子。在大气污染过程中，汽车尾气以及人类其他燃烧过程中产生的氮氧化物、煤炭等含硫燃料燃烧产生的二氧化硫等气体通过参与这些复杂的过程产生二次气溶胶，即“气-粒”转化过程。二次气溶胶是重度霾过程的气溶胶污染物的重要来源。 大气气溶胶以固态、半固态或者液态几种形式的相态而存在，其相态与上述大气中的化学过程有着紧密的联系。气溶胶粒子可以作为大气化学反应的“容器”，在气溶胶表面或内部进行与二次气溶胶生成有关的化学反应。气相分子在不同相态的颗粒物中的传输速率差别很大，固态气溶胶几乎只有表面能发生气相化学反应，而液态气溶胶在颗粒内部也能发生化学反应。因此化学反应加速与液态气溶胶表面积和体积的增大会形成正反馈过程，在液态气溶胶上发生的异相化学反应生成二次气溶胶，对雾霾过程中颗粒物爆发性增长有重要的贡献。因此，对城市气溶胶在边界层内以什么相态存在的空间分布的探测，是研究二次气溶胶生成、演化和扩散所迫切需要的一项技术，对于理解雾霾形成的机理有着重要的意义。 气溶胶的相态与颗粒物的化学组分和环境的相对湿度有关。目前对于颗粒物相态的测量，通常仅限于地面采样观测，缺少垂直空间方向上颗粒物相态的探测手段。在颗粒物浓度相对较高的大气边界层内，垂直方向上相对湿度往往有很大的变化，气溶胶的相态也一定存在很大差异。 北京大学物理学院大气与海洋科学系李成才副教授研究组与北京大学环境科学与工程学院朱彤教授研究组、吴志军研究员研究组共同合作，提出了一种新的利用偏振激光雷达获得气溶胶粒子相态垂直廓线的方法。气溶胶粒子对入射电磁波的散射过程，会造成散射光偏振特性的改变，如果利用线偏振光照射，散射光的偏振度相对于入射光会减小，这种改变称为气溶胶的退偏振能力。利用激光雷达观测的大气退偏振比可以对气溶胶粒子进行分类，例如非球形的冰晶和沙尘具有较大的退偏振比，而近于球形的城市气溶胶细粒子具有较小的退偏振比，区分沙尘与城市细粒子气溶胶的观测技术在国内外已经比较成熟，通常也是激光雷达业务观测的一项主要内容。但是把类似的观测进一步应用于区分城市气溶胶细粒子的特性，国际上尚没有相应的研究结果。通常来说，固态颗粒物形状不规则，而液态颗粒物更趋近于球型，不同相态的粒子退偏振能力存在差异。结合激光雷达垂直观测以及地面颗粒物相态仪的测量，研究组发现，激光雷达观测的城市气溶胶细粒子后向散射退偏振比与气溶胶粒子的弹跳率（与相态相关）具有很好的关系，从而建立了利用气溶胶粒子后向散射退偏振比反演气溶胶相态的参数化方案，并在国际上首次实现了长时间实时连续的气溶胶相态垂直廓线的探测。偏振激光雷达反演气溶胶粒子相态概念图 该研究成果已在线发表在美国化学学会（ACS）主办的环境与生态领域国际顶级期刊Environmental Science & Technology Letters（2018 IF=6.934）上。大气与海洋科学系博士研究生檀望舒为论文第一作者，通讯作者为李成才副教授。北京大学为唯一通讯作者单位。论文评审人之一对论文成果基于高度评价：“......to my knowledge, it is the first time in field studies. Particle phase states have been a hot topic because they can potentially influence the rates of gas-particle partitioning and multiphase reactions. I think this is a timely paper on this topic. The use of lidar depolarization to detect the particle phase states is novel”。

2020年4月24日是第五个“中国航天日”，大连理工大学首颗科学卫星项目正式启动。2021年将完成卫星正样的制造与测试，2021年底前择机发射。该卫星总设计师、大连理工大学航空航天学院院长夏广庆表示，该星是世界首颗20kg量级亚米级高分辨率遥感卫星，“与国内外遥感卫星相比，该星以仅21kg的重量实现优于1m的分辨率，代表了目前国内外同重量级别遥感卫星的最高水平。”卫星计划于2021年发射。作为大连理工大学的首个科学卫星项目，该卫星将在轨开展海洋科学观测、海上交通监测与分析等科学任务，并验证新型电推进技术。卫星总指挥、大连理工大学航空航天学院教授于晓洲说，怎样在体积小、质量轻、功耗大的约束下保证各分系统的高可靠性工作并实现高分辨率遥感成像和数据高速下传，是研制这颗卫星的最大难点。“比如，要达到这么高分辨率的对地成像，要求卫星平台具有高精度姿态控制，相机和数传系统有足够大的功率。这些难点需要极强的技术创新和集成设计能力。”完成首飞之后，卫星平台及相关技术未来可以广泛应用于海洋环境科学研究、高精度对地遥感、海洋船舶交通信息管理、新技术验证和深空探测等领域。

本发明公开了一种基于遥感卫星成像的目标红外辐射特性测量方法及系统，其中，方法的实现包括：通过逐步扩大目标区域，并判断扩大目标区域前后的目标红外辐射总能量的变化情况来进行红外辐射能量的提取，并由此计算待测量目标物方的红外辐射亮度，解决了目前红外辐射特性测量方法不能有效解决基于遥感卫星成像的目标红外辐射特性测量的技术难题。

本发明公开了一种顾及非局部特性与时空变化的遥感数据时空定量融合方法，基于非局部滤波，利 用移动窗口技术，首先选取相似像元，用基于小窗口运算的经验型公式筛选相似像元，并在此基础上二 次筛选相似像元，以相似像元为中心的邻域矩阵的相似度以及其与中心像元的相对距离衡量权重大小， 考虑时空变化，针对区域主要特征，选取相应的方式加权，最终融合得到中心像元的反射率值。本发明 利用高空间分辨率数据与高时间分辨率数据的互补信息，顾及非局部特性与时空变化，融合得到

本发明公开了一种基于遥感影像的特征函数空间滤值回归模型并行化方法，本发明针对遥感影像数 据回归建模过程中变量空间自相关性对模型的影响，提出采用特征函数空间滤值方法，通过将影像进行 分块，利用搭建的并行计算集群进行分布式计算，最后将分块计算的结果返回给主节点汇总，通过对比 串行和并行分别得到的回归模型拟合评价参数 MSE、RMSE、R2、Adj.R2 以及并行加速比 S，验证基于 遥感影像的特征函数空间滤值并行方法在空间统计回归建模中能够消除空间

受到技术出口限制等原因，目前，我国的红外探测技术无论是在技术水平、产品性能、灵敏度、应用范围等方面还具有很大的局限。本项目采用新颖量子点纳米材料，制备新型结构高灵敏度光电探测器，以窄带隙IV-VI族半导体纳米材料为光敏感层，研发红外上转换光子探测器，实现对微弱入射光（特别是红外光）进行探测及成像的芯片设计，并用于其他安监和夜视应用研究。实现从紫外到中波红外（20µm）的一体化、超宽谱段的微弱光探测与成像。完成超宽光谱微弱光探测及成像芯片制备，实现红外领域高精尖技术的自主可控及大面积的推广应用，真正实现红外“中国芯”，意义重大、市场广泛。

激光诱导击穿光谱（Laser-induced Breakdown Spectroscopy，LIBS）技术是一种原子发射光谱分析技术，其基本原理是利用脉冲激光在待测样品表面激发产生等离子体，通过等离子体发射的光谱波长和强度信息，分别获得待测元素的种类及含量。LIBS技术因具有无需制样、分析速度快、远程非接触、可实现对任何物质的多元素同时分析等特点，被誉为分析领域的“未来超级巨星”，在航空航天、智能制造、生物医药、环境保护、能源、地质、深海探测等领域都极具应用前景，特别是2021年我国“祝融号”火星车搭载LIBS系统登陆火星开展地质勘探，使得该技术再次成为国内外的研究热点。LIBS系统主要由激光器、光谱仪、探测器和时序控制器等核心单元组成，典型的LIBS检测系统如图1（左）所示，光谱图如图1（右）所示。 图1典型的LIBS检测系统（左）与LIBS光谱图（右） 本团队对LIBS技术进行了长达15年的攻关，在一系列关键技术上取得了重大突破，成功研制了从台式、移动式到手持式的系列国产LIBS元素分析仪，实现了6种LIBS成分分析仪器的国产化，并成功推动其在金属材料、环境保护和生物安全等领域的应用。研究工作从基础研究、装备研发到工程应用全链条展开（如图2），取得的创新成果如下。 图2团队对于LIBS技术从基础研究-装备研发-工业应用的全链条攻关 （1）高灵敏度、高稳定性和高精度LIBS分析新方法 针对LIBS技术存在自吸收效应、基本效应和光谱波动性大等问题导致其探测极限低、灵敏度差和分析精度低的难题，团队提出了一系列新技术新方法。 1）提出采用OPO波长可调谐激光对等离子体中基态粒子进行能态选择性激发的新方法，从源头上阻止了LIBS自吸收效应产生，从而获得自吸收免疫的LIBS本征光谱。 2）提出采用微波对等离子体进行瞬时加热，获得温度场均匀分布的等离子体，实现宽光谱多元素的自吸收效应遏止。 3）提出一种基于等离子体图像-光谱融合的图像辅助LIBS技术，有效克服了基体效应对定标曲线建立的影响，大幅度提高了LIBS的定量分析精度。 4）针对工业现场物质的快速高精度定量分析需求，提出一种仅需一个标准样品就可完成定量的LIBS单标样法和一种可克服自吸收效应影响的LIBS无标样定量方法。 5）针对生物体、食品、中药等疏松含水组织基体复杂，导致光谱信号微弱且波动大的问题，提出了从光谱预处理-特征提取-机器学习模型的全链条定性定量分析算法，相比于传统分析方法，可将分析精度提高10%。 6）提出一种面向金属3D打印构件的激光谱-超声同时检测技术，可同时对金属3D打印构件的表面元素分布、内部缺陷、残余应力和晶粒度进行同步分析。 （2）高精度LIBS成分分析仪研制 针对LIBS的光机电系统难以集成的难题，团队通过构筑模块化“笼式”光路系统，研制了共聚焦显微光学系统、同轴信号采集、放大装置等新技术，成功将OPO共振激发和等离子体图像-光谱融合新技术集成到LIBS成分分析仪中，实现了10-7量级的LIBS探测极限，将LIBS探测灵敏度提高了2个数量级，探测稳定性优于2%。所研制的系列激光探针元素分析仪如图3所示。 图3台式到便携式系列LIBS分析仪

该成果突破了作物生长监测、诊断、调控一体化精确化技术，实现了传统农业向现代农业的技术升级；并且促进了农学与遥感、信息、工程、物联网等多学科的交叉融合，开创了作物精确栽培与智慧农业的新领域；形成了一系列农业信息化自主知识产权成果，提升了农业产业化水平和核心竞争力。同时，培养了一批高素质人才，带动了现代农业相关领域的创新研究与开发应用。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 高产、优质、高效、生态、安全作物生产是我国农业产业发展的主要目标，快速无损地监测作物生长状况，并根据实时监测结果对肥水管理方案进行定量调控，是实现这一目标的关键技术环节。南京农业大学曹卫星教授团队将定量光谱分析方法与作物生理生态原理相结合，通过实施不同生态点、不同品种、不同管理措施下多年的田间试验，构建了作物冠层和叶片水平的反射光谱库，着重解析了不同条件下的作物高光谱响应模式和时空变化规律，提取了作物主要生长指标的特征光谱波段和敏感光谱参数，构建了叶片、冠层、区域等多尺度的作物生长指标光谱监测模型；同时，定量研究了不同产量水平下作物生长指标的动态变化模式，构建了基于产量目标的生长指标适宜时序动态模型，进一步耦合实时苗情信息，综合利用养分平衡原理、氮营养指数法、指标差异度法等，集成建立了多路径的作物生长实时诊断与定量调控技术；将上述监测诊断技术与软硬件工程相结合，研制开发了面向多平台的作物生长监测诊断装置和基于遥感的作物生长监测诊断系统等简便适用的软硬件产品，进而形成了基于反射光谱的作物生长指标快速监测与定量诊断技术体系，实现了作物生长的实时监测、精确诊断和智慧管理。 该成果突破了作物生长监测、诊断、调控一体化精确化技术，实现了传统农业向现代农业的技术升级；并且促进了农学与遥感、信息、工程、物联网等多学科的交叉融合，开创了作物精确栽培与智慧农业的新领域；形成了一系列农业信息化自主知识产权成果，提升了农业产业化水平和核心竞争力。同时，培养了一批高素质人才，带动了现代农业相关领域的创新研究与开发应用。 已授权国家发明专利25项、实用新型专利5项，登记国家计算机软件著作权20多项；发表学术论文160多篇，其中SCI/EI论文60多篇；出版专著1部。成果先后得到国内外专家同行的充分肯定，2011年的成果鉴定认为（罗锡文院士主鉴），该研究整体居国际先进水平。同时作为稻麦精确管理关键技术，入选江苏省主要农作物2014~2015年“四主推”推介名录，团队起草的《稻麦生长指标无损监测诊断技术规程》入选2014年江苏省地方标准项目。技术成果已在江苏、河南、江西、安徽、河北、浙江等水稻和小麦主产区进行了大面积示范应用，表现为明显的节氮和增产作用，取得了显著的社会经济效益，对于推进精确农业和智慧农业的发展具有重大意义和良好的应用前景。

在努力打造世界顶尖的光学成像与多维度分析仪器平台，指导和推动新型功能材料的开发，从而为纳米光学、光电子技术、超分辨亚细胞成像、单分子检测、量子通讯和大数据存储等领域的下一次突破提供“利器”。 当今的纳米材料合成已经实现了高度可控，但即使是同一批次合成的发光纳米粒子，单个颗粒的光学性质往往是不均匀的，这是由于尺寸、形状、结构缺陷、表面基团和电荷等方面的细微影响。这一构效关系是与材料科学、

公司的核心产品包括系列全球首创半导体薄膜断层吸收光谱仪，并已经成功应用于高校、研究所、相关企业半导体薄膜断层检测中，并已实际发表多篇论文，平均影响因子达到10以上，获得一致好评。 一、项目进展 创意计划阶段 二、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 侯晓清 管理学院/工商管理 2019/2023 师鸣遥 生命学院/化学生物 2019/2023 李想 生命学院/化学生物 2020/2024 徐婧谨 电信学部/储能科学与工程 2019/2023 董梓竣 管理学院/工商管理 2019/2023 杨舒婷 化学学院/材料化学 2019/2023 吴一品 管理学院/大数据管理与应用 2020/2024 赵静怡 人文学院/环境设计 2020/2024 刘彦麟 软件学院/软件工程 2020/2024 袁子翔 管理学院/工商管理 2019/2023 三、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 鲁广昊 前沿科学技术研究院 教授 有机半导体薄膜和器件 卜腊菊 化学学院 教授 薄膜断层分析技术及科研仪器的开发 魏泽龙 管理学院 教授 技术创新与创业管理 四、项目简介 本项目依托于西安交通大学前沿科学与技术学院以及中国西部创新港的科研平台，拥有半导体薄膜断层检测技术顶级研发团队，并已有国内外超过100所高校、科研院所、企业等正在采用本产品检测的数据或正在实际试用本产品，本团队可以更好了解产品需求及效果，能够实现量产、快速研发与后续更新迭代。 公司的核心产品包括系列全球首创半导体薄膜断层吸收光谱仪，并已经成功应用于高校、研究所、相关企业半导体薄膜断层检测中，并已实际发表多篇论文，平均影响因子达到10以上，获得一致好评。作为国内外首家使用软等离子体源刻蚀技术，实现了半导体薄膜断层的精准检测，占据了全球领先地位，将“卡脖子”技术转换成“杀手锏”，为基于光谱分析的半导体薄膜断层精准检测提供了中国方案，提高了我国半导体薄膜检测的科技实力水平。