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海上溢油近年来已成为恶化海洋生态环境、导致重大海洋资源损失的一种重要海洋灾害.海面溢油量是评价海上溢油事故威胁程度和确定溢油事故等级的重要指标,而溢油面积和油膜厚度的准确获得是评估溢油量的基础.文中系统总结了当今国内外海洋溢油面积和油膜厚度的监测方法,认为航空遥感和卫星遥感技术是获取海上油膜面积的有效手段,基于光学遥感和超声波原理的激光声学遥感器是最具发展潜力的油膜厚度测量技术.此外,通过构建油膜扩展模型来估算油膜厚度也不失为一种简单而有效的方法,其最大特点是应用范围广,不受时空、气候条件影响,实例分析验证结果有很高的准确性(高达96％),这种方法将有望于业务化监测运行来获取油膜厚度,从而比较准确地获得溢油量. 相似文献
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海上溢油事故危害海洋生态安全、人类健康与经济发展。开展基于遥感技术的海面溢油量的估算研究,对于保护海洋生态环境具有重要意义,而油膜厚度反演是溢油量估算的核心环节。本文通过搭建室外实验场景,模拟真实海面溢油环境,基于现场实测高光谱遥感数据,开展海面溢油厚度反演研究。本文将深度学习与遥感技术融合,提出了基于自扩展深度置信网络的油膜厚度反演模型(oil thickness inversion generative adversarial and deep belief network,OG-DBN)。该模型由油膜光谱特征数据自扩展模块与油膜绝对厚度反演模块两部分组成。光谱特征数据自扩展模块能够基于实测高光谱遥感数据,自动筛选出光谱可分性较好的光谱特征区间,进而基于对抗生成网络(generativeadversarial network,GAN)进行样本扩展,增强模型的泛化性;油膜绝对厚度反演模块则是基于深度置信网络(deep belief network,DBN),深度挖掘不同厚度油膜光谱特征数据的光谱特性信息,精确反演油膜的绝对厚度。实验结果表明,本文提出的OG-DBN模型在可控实验条件下,原油油膜绝对厚度反演精度达到97.69%,决定系数R2为0.980,平均差控制在±0.06%;模型鲁棒性测试表明,该模型仍能保持较为稳定的反演精度,均高于93.33%,R2大于0.957以上,平均差在±0.6%以内。 相似文献
3.
以渤海原油为油样,利用ASD地物光谱仪开展油膜光谱测量,针对油膜光谱实验过程中油膜厚度难以控制的问题,改进布设油膜的方式,利用定量滴定和图像分割方法完成油膜厚度计算,并开展油膜光谱特性及其与油膜厚度的相关性分析。研究表明,油膜厚度计算方法可信度较高,能够较真实地计算出油膜厚度;油膜光谱在350~900nm范围内较为平滑,油膜厚度及其光谱在可见光波段具有较高的相关性,900nm之前具有较好的相关性且为正相关,在600~800nm之间相关性达到最高,波长在900nm之后油膜厚度与其光谱无明显相关性;油膜光谱在761nm处有峰值存在,此处可以作为判断油膜存在以及油膜厚度反演的敏感波段;利用645nm以及761nm波段建立油膜厚度与反射光谱的相关模型,能够清晰地显示油膜厚度与其光谱在可见光波段具有较强的相关性,分析结果能够为后续遥感方法溢油量反演提供可信的参考。 相似文献
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基于GF-1卫星数据对2013年11月22日青岛黄潍输油管道爆炸造成的海面溢油进行定量监测。研究首先采用2013年11月26日GF-1卫星数据对海面溢油进行提取,其统计面积为0.67 km2;其次,结合肖剑伟提出的油膜厚度单波段反演模型估算油膜厚度,最终计算得到溢油量为0.28 t;最后,对Band 1反射率与油膜厚度结果进行灰度分割,将溢油污染程度分为6级,对比发现两者分级结果较为一致。由此得出,通过反射率直接进行灰度分割可以对溢油污染进行有效的等级评定。 相似文献
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海洋溢油油膜厚度影响因素理论模型的构建 总被引：4，自引：0，他引：4
溢油扩展过程中油膜厚度的准确获得是进行溢油量估算和损失评估中需要解决的关键科学问题,通过揭示溢油扩展中油膜厚度的理论变化特征来获得油膜厚度随溢油性质和海洋环境条件变化的定量关系,构建海洋溢油油膜厚度影响因素理论模型,对溢油量估算至关重要。依据Lehr提出的油膜椭圆扩展模型构建了油膜厚度随溢油性质和海洋环境条件变化的定量关系,剖析了溢油扩展过程中油膜厚度的变化特征。油膜厚度在溢油发生后最初2小时内会迅速减小,此后衰减速度逐渐减小直至趋于稳定。对于原油来说,通常在6～7h内会达到最小油膜厚度,扩展终止。溢油密度对油膜厚度的影响表现为密度大的溢油初始厚度大,达到平衡的时间也较长;风速对于油膜扩展的影响巨大,风速越大越有利于油膜的扩展,油膜厚度越小;温度也通过影响溢油油膜密度来影响油膜厚度的变化,一定范围内,高温促进油膜的扩展,加快油膜厚度的变化速度。除溢油密度、风速和温度外,溢油方式、海流、潮汐和溢油时间等因素也会影响油膜厚度的变化。 相似文献
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为深入解析水面浮油膜光谱特征,采用水面以上光谱测量方法,去除太阳直射和天空光两部分反射的影响,获取了珠江口水域不同厚度水面柴油膜光谱信息,对其光谱响应特征和机理进行了分析。结果表明:水面柴油膜光谱对背景水体光谱具有依赖性,但水面柴油膜光谱在可见光波段高于背景水体,且随着油膜厚度增加呈现不断增加的趋势;油膜反射光谱在蓝、紫光区域出现明显反射峰;360~500 nm区域油膜反射率与厚度相关系数大于0.8,有利于油膜厚度的遥感估算。最后指出,水面浮油膜类似于光学薄膜的单层增反膜,导致光谱反射率的增加,在360~420 nm区域的反射峰和石油类物质的荧光性有关。研究结果可为水域溢油污染遥感监测研究提供理论依据。 相似文献
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激光诱导荧光(LIF)是一种主动光学探测技术，该技术已在海面未乳化溢油油种鉴别及油膜厚度评估方面取得了一定的研究成果，但乳化溢油的监测理论基础和探测方法尚未成熟。溢油乳化物的量化会直接影响溢油污染的应急处理和灾害评估，但目前对溢油乳化液溢油量的计算尚未有研究报道。本文以水包油乳化液为研究对象，基于等效思想，根据油量相等建立了水包油乳化液与油膜的荧光检测等效模型，并依据光的辐射传输机理推导出等效油膜厚度的估算公式，最后采用仿真实例对估算方法的适用性和有效性进行了验证。实验结果表明，当水包油乳化液含油率小于12×10-6，厚度小于5.98 cm时，利用所提出的等效方法能有效计算出水包油实际溢油厚度。该方法可为海面乳化溢油量的估算提供一种创新性的方法，具有良好的借鉴意义和实际应用价值。 相似文献
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本文介绍了FY-3A/MERSI数据及其数据预处理方法.以2010年4月美国“深水地平线”钻井平台溢油事故为例,采用2010年4月29日16点30分(世界时)的FY-3A/MERSI 250m分辨率多光谱数据,基于ENVI/QUAC模块对溢油海域的卫星教据进行大气校正,并分析其对海上溢油检测的改进.研究结果表明,大气校正可以提高油水反差30％～120％,其中MERSI 1、2通道改善效果最明显,中心波长为865nm的近红外波段油水反差最大;通过对大气校正后油膜特征的分析,发现太阳耀斑反射是油膜在可见光/近红外波段呈现不同特征的关键因素,并计算油膜明暗特征变化存在的临界太阳耀斑反射率值. 相似文献
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雷达波段对多极化SAR海面溢油检测极化特征参数的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
多极化SAR数据海面溢油检测研究日益受到重视。本文研究不同波段极化SAR数据的海面溢油检测能力，为最大程度减小观测条件、环境因素等的影响，选取准同步获取的SIR-C/X多极化SAR数据。针对海面油膜、生物油膜和低风区疑似溢油现象，研究L波段和C波段的共极化相位差、一致性系数、极化熵、各向异性和平均散射角等极化特征对海面油膜以及不同海面暗斑现象的检测能力。研究结果表明:在海面溢油检测以及探测不同暗斑现象间差异方面，C波段总体优于L波段；L波段，极化分解特征各向异性参数优于共极化相位差和一致性系数；C波段，共极化相位差、一致性系数特征优于极化分解特征各向异性和极化熵，结合平均散射角特征有助于滤除生物油膜和低风区。 相似文献
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溢油种类精准识别对快速有效地治理污染具有重要的意义,高光谱遥感在海面溢油油种识别中至关重要。为探讨海洋典型溢油油种识别的高光谱特征波段范围,通过设计室外模拟溢油实验,在获取原油、燃料油、柴油、汽油和棕榈油等5种油种的实测高光谱数据基础上,运用因子分析和光谱标准偏差分析法遴选溢油油种的光谱特征波段,并利用支持向量机模型开展基于光谱特征波段的油种识别精度评价。结果表明,基于光谱标准偏差分析和因子分析获得的特征波段的油种识别精度分别是83.33%和90.74%,与基于全波段的识别精度相比,整体精度分别提高了3.7%和11.11%。选取的特征波段(360～540 nm, 560～600 nm, 610～630 nm, 640～660 nm)可作为5种油种相互区分的最佳高光谱波段。 相似文献
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中国海洋航空高光谱遥感应用研究进展 总被引：7，自引：3，他引：7
详述了我国赤潮航空高光谱遥感应用研究的发展现状，对所发展的赤潮发现检测、生物优势种类识别、生物量分布特征提取技术及所建立的赤潮光谱数据库进行了详细介绍。概述了基于高光谱数据的溢油发生检测及面积信息提取、海冰发生检测及密集度信息反演、海岸带典型要素光谱波段敏感性等的研究进展。从遥感平台、成像光谱仪的角度对我国的海洋航空高光谱遥感发展进行了展望，简要介绍了建设中的国内首套适用于海洋环境与灾害快速监测的海洋航空遥感多传感器集成与应用系统。指出发展我国海洋航空高光谱遥感应用研究的3个关键问题：(1)大量获取海洋及海岸带要素的高光谱数据；(2)开展海洋及海岸带要素现场光谱数据的同步测量研究；(3)大力建设海洋及海岸带要素的地物光谱数据库。 相似文献
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应用极化合成孔径雷达检测海上溢油研究进展 总被引：4，自引：2，他引：2
海上溢油给海洋生态环境带来严重的影响,快速准确地探测溢油对于防灾减灾具有重要的意义。利用卫星遥感探测溢油已成为目前主要的检测手段,大多采用合成孔径雷达(SAR)数据,运用图像处理的方法,开展了多种溢油提取算法的研究,取得了较好的结果,但由于海洋的类溢油现象存在,造成提取信息的精度达不到要求。近年来,国内外运用极化SAR数据开展溢油信息提取研究,从极化分解与相位差等角度对溢油特性分析,能有效地区分一些类溢油现象,得到了较理想的结果。分析了应用SAR数据开展溢油信息提取的研究状况,总结了溢油极化SAR探测的研究,指出了目前研究中存在的不足,并提出了今后溢油极化SAR遥感监测的方向。 相似文献
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Along with the rapid advance in global industrialization, oil spill events caused by offshore operations, trans- portation and accidents are increasing. Compared with ship surveys, monitoring oil spills through remote sensing has real-time, comprehensive, low-cost advantages, which can effectively guide cleaning and evalu- ation, and reduce the marine ecological destruction resulting from oil spills. Therefore, studying the remote sensing mechanism used to monitor marine oil spills is of great significance for ecological environmen- tal protection. This paper describes an experiment and corresponding analysis based on the above-water method, using the East China Sea coastal turbid water. The analysis shows that ＂upward short-wave＂ in ultraviolet and blue-purple bands and its displacement, along with the changing thickness, are important characteristics for distinguishing between the oil slick and the sea water, and also to differentiate oil slicks of different thicknesses. From blue to near-infrared bands, the spectrum of lube oil is flatter than that of diesel, and the diesel spectrum rises faster than the lube spectrum on the right side of the trough at 400 nm. These two features form an important basis for differentiating diesel from lube oil. These analyses will further the development of oil spill remote sensing in the East China Sea. 相似文献
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溢油污染不仅会造成巨大的经济损失,而且给生态环境带来难以修复的破坏。准确、高效地监测海面溢油仍是当前亟需解决的问题。紫外传感器对油膜非常敏感,可快速发现,但存在误判;而SAR(SyntheticApertureRadar)溢油探测的精度较高,两者相结合可准确探测溢油。无人机平台可低成本地实现溢油快速应急响应,无人机载SAR和紫外传感器的载荷重量小,可同时集成于无人机上开展联合溢油探测,以满足业务化监测需求,此方面的研究尚未见有相关报道。本文拟研究溢油不同种类、厚度、在不同海洋环境条件下的紫外图像特征和SAR纹理特征、形状特征、散射特征,构建溢油特征数据库,并建立一种基于特征组合的溢油SAR与紫外联合探测方法;在此基础上研究对无人机数据获取模式和控制单元等的改造方案,进而实现溢油SAR和紫外图像的高效获取。 相似文献
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Yingcheng Lu Xiang Li Qingjiu Tian Guang Zheng Shaojie Sun Yongxue Liu 《Marine Geodesy》2013,36(3):334-346
Different oil spill pollution types could be produced in oil transport and weathering processes. Investigation of these pollution types is beneficial for oil spill recovery and processing. Optical remote sensing techniques play an important role in marine oil spill monitoring and have the ability to identify different oil spill pollution types. Recently, research on oil spill optical remote sensing has made much progress in detecting targets, identifying spectral response characteristics, and formulating theories. Floating black oil, oil slicks, and oil-water mixture in marine oil spill accidents are the main targets to be investigated by optical remote sensors. The visible spectral response differences of these targets are the base of oil spill optical remote sensing research. Bi-directional reflectance distribution function, light interference, absorption, and scattering of targets produce different spectra. Therefore, oil spill optical remote sensing could be used to identify the main oil spill pollution types and estimate oil spill volume. 相似文献
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溢油污染的渤海海冰反射光谱特征实测研究 总被引：1，自引：1，他引：0
Oil spilled on the sea ice surface in the Bohai Sea of China is studied through the field measurements of the reflectance of a simulated sea ice-oil film mixed pixel. The reflection characteristics of sea ice and oil film are also analyzed. It is found that the mixed pixel of sea ice and oil film is a linear mixed pixel. The means of extracting sea ice pixels containing oil film is presented using a double-band ratio oil-film sea-ice index(DROSI) and a normalized difference oil-film sea-ice index(NDOSI) through the analysis of the reflectance curves of the sea iceoil film pixel for different ratios of oil film. The area proportion of the oil film in the sea ice-oil film pixel can be accurately estimated by the average reflectance of the band of 1 610–1 630 nm, and the volume of the spilled oil can be further estimated. The method of the sea ice-oil film pixel extraction and the models to estimate the proportion of oil film area in the sea ice-oil film pixel can be applied to the oil spill monitoring of the ice-covered area in the Bohai Sea using multispectral or hyperspectral remote sensing images in the shortwave infrared band(1 500–1 780 nm). 相似文献
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渤海海域溢油事件频发,所以进行海洋溢油风险时空特征分析,对于开展卫星遥感溢油精确监测具有重要意义。作者采用多源高分辨率卫星遥感数据,提取渤海海域船舶及石油平台两类主要溢油风险源分布状况,结合2015—2020年间渤海海域海上溢油卫星遥感监测结果,分析多种传感器下不同类型溢油的成像特征,通过溢油风险源核密度分析方法,获得海洋溢油事件发生的时空分布,实现渤海海域溢油风险程度综合评价。以2020年大连近岸海域溢油遥感监测为例,开展溢油扩散范围长序列应急监测,结合事故发生海域船舶航行风险源信息,对溢油事件发生过程进行回溯,实现对溢油发生源和分布面积的长序列准确监测。 相似文献
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海面溢油SAR图像中的相干斑噪声严重影响了后续的图像分割、特征提取和分类.为了更有效地抑制海面溢油SAR图像相干斑,文中提出了一种基于复contourlet域隐马尔科夫树模型的海面溢油SAR图像相干斑抑制方法.首先对观测图像取对数并进行复contourlet变换;然后在复contourlet域中用隐马尔科夫树模型对相邻尺度间的带通方向子带系数进行建模,并依据贝叶斯最小均方误差准则估计无噪系数;最后进行逆复contourlet变换和指数变换,得到相干斑抑制后的图像.大量实验结果表明,与Lee、Kuan、Frost及Gamma Map等4种经典滤波方法以及小波域和contourlet域隐马尔科夫树模型方法相比,文中方法从主观视觉和客观定量评价两方面来看综合性能更为优越,是一种行之有效的SAR遥感图像海面溢油检测的预处理方法. 相似文献