烃类微渗漏胁迫植被光谱模型研究

发布时间：2020-01-19 18:04

【摘要】：高光谱遥感已广泛应用于烃类微渗漏信息提取方面，尤其在植被覆盖率较低或裸露地区。但在植被覆盖区应用较少，已有的应用也是将植被作为干扰信息剔除。但是在地下赋存的油气资源的影响下，植被的光谱也会发生相应的变化。同时，通过PROSPECT模型进行植被光谱模拟已得到广泛应用，为在植被覆盖区建立植被胁迫光谱模型开展油气微渗漏信息探测提供新的思路。基于油气微渗漏原理，实验室设置10个不同体积的汽油影响，模拟油气微渗漏环境栽培小麦和油菜。为了获取PROSPECT模型所需要的模型参数，定期采集4个不同时期的小麦和油菜实测光谱和生化参数。通过分析油气渗漏胁迫植被的叶绿素含量、水分含量和干物质含量变化，发现生化参数的含量变化与不同汽油体积之间不是简单的线性关系。但通过对比胁迫组与对照组之间的光谱角差异发现，71%的油气渗漏胁迫植被光谱发生了明显变化。因此本论文拟利用PROSPECT模型，模拟叶片的反射光谱，从物理上分析油气渗漏对植被光谱的影响。PROSPECT模型包括叶绿素含量、水分含量、干物质含量和结构参数4个生化参数，通过对结构参数N设置不同取值范围和步长，得到不同汽油体积影响下模拟光谱与实测光谱误差最小的结构参数。其中，小麦的最适N值为1.4-2.2，油菜的最适N值为1-1.8。由此，通过PROSPECT模型模拟不同体积油气渗漏胁迫的植物光谱。通过4个生化参数的变化，分析不同模型参数对光谱模拟的影响，确定模拟光谱对生化参数的变化敏感度较大的波段为对油气影响敏感的波段。为了建立植被胁迫光谱模型，分析了敏感波段范围内光谱吸收位置、吸收峰宽度、红谷吸收深度、吸收面积、对称度、红边一阶微分最大值、绿锋高度、红谷吸收深度与绿峰反射峰高度的比值和红谷吸收深度与绿锋反射峰高度的归一化值等光谱特征参数。通过计算光谱特征参数的变化率得到胁迫光谱与对照组光谱差异较大的特征参数，通过对不同汽油体积与光谱特征参数进行回归分析，得到相关系数最高的回归方程，，作为基于特征参数建立烃类微渗漏植被胁迫光谱模型。选取甘肃庆阳地区为试验区。该区在中寒武世、早奥陶世沉积了厚约500-1000m的海相地层，晚古生代接受陆相沉积。构造特征为发育鼻状构造为主，形态不规则，断层也不发育。由于地台基底不均衡升降运动的发展使盆地南部长期处于持续坳陷。至晚三叠世，发展为一个平缓大面积内陆湖盆；晚三叠世末期，湖盆消亡并抬升遭受剥蚀作用；进入侏罗纪以后，开始再次下沉，发育了广覆式河流相泛滥平原沉积。由此形成了中生界两套主要的含油层系，已经发现大小油田20余个。2010年10月14日和15日，在试验区获取了CASI/SASI航空高光谱数据。将建立的烃类微渗漏胁迫植被光谱模型应用于CASI/SASI数据成功地提取油气微渗漏信息，并与该区已知油气点对比验证，吻合程度较好。由此说明，建立的油气微渗漏胁迫植被光谱模型可应用到植被覆盖区油气勘探开发。
【图文】：

路线图,总体技术,路线,油气微渗漏

图 1.1 总体技术路线). 论文结构于研究内容，论文结构主要由五部分组成：一章，绪论：介绍了本论文的研究背景及意义，从油气微渗漏胁迫的地面观测试验、油气微渗漏胁迫植被异常的高光谱遥感油气勘查型三方面总结了国内外研究现状。由此提出了论文的研究内容和二章，PROSPECT 模型原理：详细介绍了 PROSPECT 模型的理论导过程。三章，植被胁迫光谱模拟实验：基于油气微渗漏原理，模拟油气微内栽培小麦和油菜，分别获取了 4 个不同生长期的叶片光谱和生化四章，植被胁迫光谱建模：基于 PROSPECT 模型，利用测得的植 LOPEX 数据集中的结构指数 N 的取值范围模拟植物光谱，并与实

入射光线,不同介质,极化光,介质

均透射率和平均反射率入介质 j 时界面上的吸收叶片内部对光线的吸收12 12t 1 r·····21 21t 1 r·····其折射率为 1[38]；介质是非极化光，反射后发生极化方向的不同，分为 S律可知，sin sini t n ，
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P618.13;P627

【参考文献】