海水溢油信息获取与遥感监测关键技术研究

发布时间：2017-12-09 17:20

  本文关键词：海水溢油信息获取与遥感监测关键技术研究

  更多相关文章： 海水溢油污染 溢油海水光谱反射特性 BRDF测量系统 机载宽视场紫外成像系统 室外溢油海水测量实验

【摘要】：海水溢油是造成海水环境污染的主要来源,国内在溢油海水的光谱反射特性研究集中在可见光波段,深入对紫外波段溢油海水的光谱反射特性的研究是海水溢油监测的重要方面。同时,由于测量溢油海水反射特性测量的双向反射分布函数(BRDF)测量系统受到系统中心遮拦、回转半径小和定位精度低的限制,因此它的结构形式和传动方式都必须做出相应调整。此外,由于某些光学遥感对海水溢油污染区域识别不准确、边界反差小等的限制,对光学遥感仪器的波段选取、技术参数的确定以及设计提出了新的考验。本论文基于对海水溢油污染光谱反射特性的研究,设计中心遮拦少、回转半径大、定位精度高的BRDF测量系统,并完成了机载宽视场紫外遥感技术指标分析、光学设计与性能测试等工作,同时完成溢油海水目标反射特性测量实验与溢油海水成像特性实验,并对实验数据分析,得出实验结论。论文的主要工作如下:1)海水溢油污染光学特性的研究,主要包括三部分:一是溢油与海水背景之间的反射特性关系,二是分析海水及溢油海水的归一化太阳镜面反射,并解释国内外溢油图像的 临界点‖现象;三是提出利用偏振方法对遥感接收到的太阳镜面反射进行剥离,从而提高目标的信噪比的方法。2)根据溢油海水的目标反射特性的测量需求,设计了光线遮拦少、定位精度高、回转半径大的测量系统。在确定测量系统结构形式的基础上,对YS型的圆弧齿同步带的运动特性分析,分析带齿弯曲强度与齿面接触强度。通过最大误差统计方法和激光点轨迹变动法确定BRDF测量系统总定位精度,验证了系统总的定位精度0.21°1°,满足设计要求。3)分析紫外波段的溢油海水的反射特性,确立机载宽视场紫外成像系统光学参数:工作波段320~400nm,相对孔径1/3.5,视场角±20°,瞬时视场为0.7143mrad,探测器单个像元尺寸25μm;通过初始结构选择并利用ZEMAX对其进行优化,设计成像质量满足要求的光学系统;对系统进行信噪比估算并分析透镜加工性能,最后完成了紫外成像系统光机系统集成及光学性能检测。4)利用所设计的BRDF测量系统完成了海水及溢油海水目标反射特性室外测量实验,获得了测量目标的BRDF曲线、溢油-海水的对照度曲线和反照率,结果表明:紫外波段在原油溢油的识别和监测方面的优势,且溢油反射率与探测天顶角和相对太阳方位角等观测因素有关;此外,利用机载宽视场紫外成像系统和该成像系统去除前置滤光片时对溢油水面测量实验,实验表明:紫外波段在识别海水原油溢油具有可行性,且油水边界清晰明显,而对润滑油溢油海水无明显光谱特性。
【学位授予单位】：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X55;X87

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