清华大学地球系统科学系阳坤教授课题组在《科学数据》（Scientific Data）上发表题为“The first high-resolution meteorological forcing dataset for land process studies over China”的研究成果，发布了过去十年间阳坤团队开发的一套服务于陆面、水文、生态等地表过程模型的中国高时空分辨率气象数据集。该数据采用严格的数据质量控制，统一的站点数据、卫星数据和再分析数据的融合方法，避免了不同学者对同一研究区域气象数据的重复处理。近地面气象数据是地表模型的主要驱动。自2004年美国国家航空航天局（NASA）发布全球陆面数据同化（GLDAS）气象数据以来，北美、欧洲等区域高分辨率气象驱动数据集也不断涌现。阳坤教授团队自2008年起利用中国气象局数据共享的契机，开始了中国区域高分辨率气象驱动数据集的开发，建立了气象数据的预处理系统和融合系统，完成了首套相对稳定可靠的长时间序列数据产品。该数据集覆盖了中国陆地区域，时间跨度为40年（1979-2018），空间分辨率0.1度，时间分辨率3小时，包括了近地面气温、气压、比湿、全风速、向下短波辐射通量、向下长波辐射通量、降水率等 7 个变量。基于独立站点数据的评估表明，该数据集较国际上广泛使用的 GLDAS 数据集具有更高精度。目前，该中国区域高分辨率气象驱动数据集已发布在国家青藏高原科学数据中心，可免费获取。原文链接：https://www.nature.com/articles/s41597-020-0369-y数据网址：https://doi.org/10.11888/AtmosphericPhysics.tpe.249369.file

湍流边界层中的壁面摩擦阻力是湍流边界层研究中的重要参数。然而，由于其量级极小，一般只有10-3到10-4N，因而在实验中对其精确测量具有极大挑战。目前尚未有成熟的商用仪器能够直接测量如此小的壁面摩擦阻力。 本课题组所研发的超高灵敏度测力天平基于杠杆原理，作用于浮动平板上的壁面摩擦阻力经过机械放大后，使用高灵敏度力传感器进行采集，其最小可测的10-6N的壁面摩擦阻力。同时，对可能对其测量造成影响的误差来源进行了系统分析，并通过一系列措施杜绝了其对测量造成的影响。此外，由于该测量的壁面摩

Ø  成果简介：超分辨率图像重建技术是近年来发展迅速的图像处理新技术，其目的是超越成像传感器、成像和信道的分辨极限，利用所获低分辨率图像，实现高分辨率图像的重建。超高分辨率图像增强与显示芯片项目利用超分辨率图像实时处理技术，实现从一幅或多幅低分辨率视频图像处理获得高分辨率图像，在图像被放大的同时增强图像更多的细节，提高图像的清晰度和分辨率，实现摄像传感器的低分辨率与显示器高分辨率之间的匹配，解决目前图像获取与显示分辨率不匹配的瓶颈问题，在现有图像获取技术的基础上提高显示器的画面质

本实用新型公开了一种具有卡塞格林型前端的共视场共孔径多光谱成像系统,包括具有中心开孔且反射面为凹面的主镜、入射面为凸面的折反射两用型次镜、中波或长波红外或中长波红外双波段成像镜组、中波或长波红外或中长波红外双色探测器单元、可见至近红外波段成像镜组、可见至近红外波段分色器件与探测单元。本系统中,主镜作为各波段的公共入瞳,利用次镜实现一次分光,提高了光能利用率,节省了分光镜和系统空间,有利于实现大孔径和较大的视场,成像质量显著提高。同光轴共视场成像使图像易于配准。

本发明公开了一种测量大气水 Raman 谱和气溶胶荧光谱的激光雷达系统。该系统由发射单元、光 学接收与信号检测单元和控制单元组成。发射单元采用种子注入的固体激光器输出极窄线宽的 354.8nm 紫外激光并导向天顶;光学接收与信号检测单元收集来自大气物质的后向散射光，对 354.8nm 附近光产 生优于 15 个数量级的抑制，并以 0.8nm 的谱精度分辨与记录 393.0-424.0nm 谱带范围信号光;控制单元 保障整个雷达系统有序工作。在波长 354.8nm 紫外激光辐射下，气态、液态和固态水的振转 Raman 谱 区依次对应 395-409nm、396-410nm 和 401-418nm 范围。本发明可同时记录由三相态水产生的 Raman 谱 和由气溶胶粒子产生的荧光谱，实现对大气水和气溶胶等物质的同时探测。

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。