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智能可穿戴设备的研究和应用进展

分析化学 2021年第2期49卷 159-171页

作者：刘丰韩京龙齐骥张昱于佳洛李文鹏林栋陈令新李博伟烟台大学环境与材料工程学院中国科学院烟台海岸带研究所山东省海岸带环境过程重点实验室海岸带环境过程与生态修复重点实验室

智能可穿戴设备拥有便捷、智能和实时等诸多特点。通过可穿戴设备进行检测分析,并将数据进行实时传输,可实时监测生命体征和运动情况等重要信息,对人体进行监测并为健康状况提供数据支持。根据可穿戴设备近年的发展,本文综述了可穿戴设... 详细信息

智能可穿戴设备拥有便捷、智能和实时等诸多特点。通过可穿戴设备进行检测分析,并将数据进行实时传输,可实时监测生命体征和运动情况等重要信息,对人体进行监测并为健康状况提供数据支持。根据可穿戴设备近年的发展,本文综述了可穿戴设备的穿戴方式、常用材料以及不同的传感方式,并对其在人体生命体征检测方面的应用做了介绍,最后对其面临的挑战和机遇进行了分析和展望。

关键词：可穿戴技术芯片传感器实时监测生理检测评述

耦合地表方向反射特性的城市地区气溶胶光学厚度遥感反演

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遥感学报 2022年第11期26卷 2219-2233页

作者：田信鹏高志强刘强王德王跃启中国科学院烟台海岸带研究所海岸带环境过程与生态修复重点实验室烟台264003 中国科学院烟台海岸带研究所山东省海岸带环境过程重点实验室烟台264003 鹏成国家实验室深圳518055

地气分离是气溶胶光学厚度AOD(Aerosol Optical Depth)卫星遥感反演中的难点之一,当前大多反演算法一般将地表假定为朗伯体,这使得反演结果在城市等高异质地区具有较大的不确定性。本文利用长时间序列MODIS BRDF/Abledo产品,通过离散余... 详细信息

地气分离是气溶胶光学厚度AOD(Aerosol Optical Depth)卫星遥感反演中的难点之一,当前大多反演算法一般将地表假定为朗伯体,这使得反演结果在城市等高异质地区具有较大的不确定性。本文利用长时间序列MODIS BRDF/Abledo产品,通过离散余弦变换的惩罚最小二乘估计时空滤波算法构建了地表BRDF形状因子先验数据集。通过耦合考虑地表各向异性反射特性的辐射传输前向模型及半经验核驱动模型,以先验数据集为驱动进行地表参数估算,实现考虑地表BRDF效应的气溶胶遥感反演。基于该算法,以北京为研究区开展了Landsat 8 OLI传感器反演实验,并使用AERONET地基观测数据及与朗伯假设和地表反射率数据库支持反演进行交叉对比,结果表明,新算法在城市/植被地区的反演点对在期望误差线内比重为84.6%/86.0%,可以有效改善朗伯假设对AOD的高估。通过与MODIS气溶胶产品(MOD04/MCD19A2)对比,新算法获取的AOD与AERONET观测值具有更高的一致性,城市站点反演结果在误差线内占比较DT、DB、DTDB及MAIAC产品分别提高了46.8%、13.9%、14.7%及4.4%,且有效对比点数高于MODIS产品。新算法可以获取500 m空间分辨AOD,能提供空间更为连续的气溶胶细节信息,显示了在支持区域污染精细管控及污染物溯源等领域的应用潜力。

关键词：气溶胶光学厚度地表方向反射核驱动模型 MODIS Landsat 8 OLI

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中国大陆海岸线与陆海两侧空间利用关联特征

地球信息科学学报 2024年第6期26卷 1426-1438页

作者：郭玉侯西勇中国科学院烟台海岸带研究所烟台264003 中国科学院大学北京100049 中国科学院海岸带环境过程与生态修复重点实验室烟台264003 山东省海岸带环境过程重点实验室烟台264003

海岸线位于陆地与海洋交汇的关键地带,其利用模式与陆海两侧的空间规划与开发密切相关。本研究主要基于2022年SDGSAT-1卫星影像,兼顾海岸线两侧的陆域和海域空间,从中国海岸带整体、省(市区)海岸带、剖面线3个层面探究中国大陆海岸线与... 详细信息

海岸线位于陆地与海洋交汇的关键地带,其利用模式与陆海两侧的空间规划与开发密切相关。本研究主要基于2022年SDGSAT-1卫星影像,兼顾海岸线两侧的陆域和海域空间,从中国海岸带整体、省(市区)海岸带、剖面线3个层面探究中国大陆海岸线与陆海两侧空间利用的关联特征。结果表明:①中国大陆海岸线开发利用比例较高,未利用岸线仅占35.11%;在已开发的岸线类型中,养殖围堤岸线占比最大,其次是港口码头岸线;②在土地利用方面,建设用地面积最大,其在天津和上海占有较大比重;人工湿地次之,在辽宁和山东占比较高。对于海域利用,渔业用海在山东和福建占比较大;交通运输用海在上海占比最大;能源开发用海在上海、天津和河北占有较大比重;③从开发利用强度来看,海岸线利用程度综合指数、土地利用程度综合指数和海域利用程度综合指数两两之间均存在明显的正相关关系。与向海一侧相比,海岸线利用程度与陆域土地利用活动之间的相关性更强;空间上,3个指数高值和低值所在的地区基本一致,高值区主要分布在天津和河北等北方省份,低值区主要分布在浙江和福建等南方省份;④从海岸线角度观海望陆:未利用岸线向陆一侧林地占比最高、土地利用程度综合指数值最低,而在未利用岸线向海一侧,旅游娱乐用海的占比高于其他岸线类型;港口码头岸线陆海两侧利用程度综合指数均为最高,陆侧以建设用地为主,海侧以能源开发用海和交通运输用海为主;养殖和盐田围堤岸线海侧的生态保护用海占比高于其他岸线类型。研究结果可为科学规划和管理海岸线、优化陆海空间结构等提供科学数据和决策支持。

关键词：大陆海岸线陆海两侧土地利用海域利用关联特征 SDGSAT-1卫星剖面线中国

植物空间分布格局中邻体距离的概率分布模型及参数估计

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生态学报 2016年第14期36卷 4406-4414页

作者：高猛中国科学院烟台海岸带研究所海岸带环境过程与生态修复重点实验室烟台264003

最近邻体法是一类有效的植物空间分布格局分析方法,邻体距离的概率分布模型用于描述邻体距离的统计特征,属于常用的最近邻体法之一。然而,聚集分布格局中邻体距离(个体到个体)的概率分布模型表达式复杂,参数估计的计算量大。根据该模型... 详细信息

最近邻体法是一类有效的植物空间分布格局分析方法,邻体距离的概率分布模型用于描述邻体距离的统计特征,属于常用的最近邻体法之一。然而,聚集分布格局中邻体距离(个体到个体)的概率分布模型表达式复杂,参数估计的计算量大。根据该模型期望和方差的特性,提出了一种简化的参数估计方法,并利用遗传算法来实现参数优化,结果表明遗传算法可以有效地估计的该模型的两个参数。同时,利用该模型拟合了加拿大南温哥华岛3个寒温带树种的空间分布数据,结果显示:该概率分布模型可以很好地拟合美国花旗松(***)和西部铁杉(***)的邻体距离分布,但由于西北红柏(***)存在高度聚集的团簇分布,拟合结果不理想;美国花旗松在样地中近似随机分布,空间聚集参数对空间尺度的依赖性不强,但西北红柏和西部铁杉空间聚集参数具有尺度依赖性,随邻体距离阶数增加而变大。最后,讨论了该模型以及参数估计方法的优势和限制。

关键词：空间点格局聚集分布参数优化遗传算法

滨海城市大气环境中发现多种微塑料及其沉降通量差异

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科学通报 2017年第33期62卷 3902-3909页

作者：周倩田崇国骆永明中国科学院烟台海岸带研究所海岸带环境过程与生态修复重点实验室烟台264003 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

微塑料污染已成为全球高度关注的海陆环境问题.微塑料的大气污染研究在国际上鲜见报道,在中国尚属空白.本文基于大气沉降样品的收集和分析,报道了中国滨海城市大气环境中微塑料的类型、沉降通量及季节性变化的研究成果.分离和鉴定结果表... 详细信息

微塑料污染已成为全球高度关注的海陆环境问题.微塑料的大气污染研究在国际上鲜见报道,在中国尚属空白.本文基于大气沉降样品的收集和分析,报道了中国滨海城市大气环境中微塑料的类型、沉降通量及季节性变化的研究成果.分离和鉴定结果表明,采样点大气环境中微塑料有4种形貌类型,即纤维类、碎片类、薄膜类和发泡类,绝大部分为纤维类,占95%;这些微塑料的主要成分为聚酯(纤维类)、聚氯乙烯(纤维类和薄膜类)、聚乙烯(碎片类)和聚苯乙烯(发泡类).在粒径上,春、夏、秋、冬四季均以小于0.5 mm的颗粒为主,占50%以上.大气微塑料沉降通量可达1.46×10~5个/(m^2 a),其中纤维类达1.38×10~5个/(m^2 a);不同类型微塑料的沉降通量变幅在0~6.02×10~2个/(m^2 d),以纤维类的最高.微塑料沉降通量存在季节性差异,春、夏、冬季较高,秋季最低.本研究认为滨海城市大气环境中微塑料可能会通过沉降进入陆海环境,成为海洋和海岸环境中微塑料的重要来源,未来需要加强大气环境微塑料污染特征、沉降规律及生态效应的系统研究.

关键词：微塑料滨海城市大气环境形貌类型沉降通量季节性变化

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城市小型河流水动力弥散和潜流交换过程

水科学进展 2015年第5期26卷 714-721页

作者：于靖张华中国科学院烟台海岸带研究所海岸带环境过程与生态修复重点实验室山东烟台264003 中国科学院大学北京100049

为研究城市小型河流中污染物的物理迁移过程规律,分析基流条件下流动水体与暂态存储区之间的滞留交互作用,采用溴化锂（Li Br）作为保守性示踪剂进行野外现场示踪试验,结合一维溶质运移存储模型（One-dimensional Transport with Inflow... 详细信息

为研究城市小型河流中污染物的物理迁移过程规律,分析基流条件下流动水体与暂态存储区之间的滞留交互作用,采用溴化锂（Li Br）作为保守性示踪剂进行野外现场示踪试验,结合一维溶质运移存储模型（One-dimensional Transport with Inflow and Storage model,OTIS）定量解析潜流交换特性,估算纵向弥散系数（D）、潜流交换面积（As）、主河道断面面积（A）和潜流交换系数（α）。模型度量指标Da I值和均方根误差值结果表征参数模拟结果可靠性高,拟合效果理想。由泵入点O至下游1 300 m设置的A、B、C、D 4处监测点的模拟结果表明,水文参数D、As、A和α均随水文条件而变,OB河段（0-600 m）潜流交换能力较弱,主要以对流弥散过程为主;BD河段（600-1 300 m）具有较强的暂态存储能力,对溶质的滞留时间长;BC（600-1 000 m）和CD（1 000-1 300 m）河段交换系数分别为（3.42×10^-6±0.65×10^-6）s-1和（2.87×10^-6±0.81×10^-6）s-1;河段BC存在2.2×10-5m3/（s·m）的侧向补给流量。4个河段对比发现,城市河流渠道化、河床沉积物贫瘠等特征导致潜流交换能力弱化。

关键词：城市河流物理迁移暂态存储保守性示踪剂一维溶质运移存储模型

滨海潮滩土壤中微塑料的分离及其表面微观特征

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科学通报 2016年第14期61卷 1604-1611页

作者：周倩章海波周阳李远薛勇付传城涂晨骆永明中国科学院海岸带环境过程与生态修复重点实验室烟台海岸带研究所烟台264003 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

微塑料(<5 mm)作为海岸带地区的新型污染物正越来越受到关注.本研究以我国河北省曹妃甸围填海区潮滩土壤为例,采用自行改进设计的连续流动-气浮分离一体化装置,有效分离和提取了潮滩土壤样品中微塑料,并结合扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-E... 详细信息

微塑料(海岸带地区的新型污染物正越来越受到关注.本研究以我国河北省曹妃甸围填海区潮滩土壤为例,采用自行改进设计的连续流动-气浮分离一体化装置,有效分离和提取了潮滩土壤样品中微塑料,并结合扫描电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)对微塑料表面的微观特性进行了表征.研究结果表明,供试土壤中微塑料丰度达到317 n/500 g(其中n表示微塑料个数),平均粒径为1.56±0.63 mm,其中研究了解基于微塑料表面特性的污染物结合机制、生物积累与生态毒性,尤其更需关注丰度较高、颗粒更细的<1 mm的这部分微塑料(MP1).

关键词：微塑料污染表面微形貌丰度连续流动-气浮分离海岸带土壤

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基于多肽识别的电化学生物传感技术

化学进展 2021年第10期33卷 1756-1765页

作者：张晗丁家旺秦伟中国科学院海岸带环境过程与生态修复重点实验室中国科学院烟台海岸带研究所烟台264003 中国科学院大学北京100049

多肽具有分子量小、易于合成、生物兼容性好、稳定性高及序列灵活多样等优点。因此,多肽作为新型生物识别元件,已被广泛应用于生物传感器的构建。电化学分析灵敏度高、准确度好、设备简单、检测范围广且易于操作。本文介绍了基于多肽识... 详细信息

多肽具有分子量小、易于合成、生物兼容性好、稳定性高及序列灵活多样等优点。因此,多肽作为新型生物识别元件,已被广泛应用于生物传感器的构建。电化学分析灵敏度高、准确度好、设备简单、检测范围广且易于操作。本文介绍了基于多肽识别的电化学生物传感器技术,包括多肽的修饰与固定化、多肽与待测物的识别及检测原理;综述了近五年多肽电化学生物传感器对重金属离子、小分子、蛋白质、细菌和病毒的检测;展望了肽基电化学生物传感器的发展趋势。

关键词：多肽生物传感电化学分析识别分子检测

基于AIS的海上渔船捕捞活动聚集区提取方法研究

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地球信息科学学报 2021年第12期23卷 2163-2173页

作者：陈仁丽吴晓青刘柏静王跃启高猛中国科学院烟台海岸带研究所烟台264003 中国科学院大学北京100049 中国科学院海岸带环境过程与生态修复重点实验室烟台264003

船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)不仅是海上交通监管的有效工具,也为研究海上交通运输及其相关产业活动特征提供了一种良好的数据源。基于海上渔船AIS数据,本研究利用高斯混合模型(Gaussian Mixed Model,GMM)识... 详细信息

船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)不仅是海上交通监管的有效工具,也为研究海上交通运输及其相关产业活动特征提供了一种良好的数据源。基于海上渔船AIS数据,本研究利用高斯混合模型(Gaussian Mixed Model,GMM)识别渔船捕捞活动状态,提出一种将核密度估计(Kernel Density Estimation,KDE)与热点分析(Hot Spot Analysis,HSA)相融合用于渔船捕捞活动聚集区提取的方法。结果显示:与单一KDE或HSA方法相比,二者相融合的方法将KDE的距离衰减效应与HSA统计指数相结合,在渔船捕捞活动聚集区提取中的应用效果较好、效率较高;采用该融合方法,基于2018年9—12月AIS数据,实现对渤海海峡周边海域渔船捕捞活动聚集区的提取,发现不同月份,渔船捕捞活动聚集区的分布范围和空间形态特征具有一定差异性,烟威近岸海域和渤海海峡是主要的捕捞活动聚集区,其结果可为该海域捕捞活动管理和海洋生态保护提供技术方法和决策支持。

关键词： AIS 捕捞活动渔船行为捕捞活动聚集区高斯混合模型核密度估计热点分析渤海海峡