油污染的海平面红外发射率理论模型的研究

发布时间：2020-06-28 04:43

【摘要】： 发射率是红外测量的重要参数。在海洋遥感测量中,海平面的发射率扮演至关重要的角色,在海洋表面温度、盐度、洋流测量中有广泛应用。然而,随着对海洋的开发利用,海洋的油层污染也越来越严重,需要对海平面的油层污染及时发现与监控。本文立足于海平面上漂浮着油层与海平面具有不同的红外发射率这个切入点,指出可以通过发射率的差别实现海面油层的探测,有利于在污染及早发现及控制。本文研究了现有的海平面发射率模型,并通过研究油层与干净海平面的差异,把干净海平面的发射率模型推广到海平面被油层覆盖的情况。通过对二者发射率模型的研究,预测通过发射率差异探测海平面油层污染的前景。由于海平面是一个粗糙面,阴影效应也给予了考虑。对于计算推导获得的模型,本文通过利用Matlab编程分别模拟了海平面发射率与油层发射率。本文计算了波长为3.4 m和10 m红外光的海平面及油层的发射率。计算结果显示,当观测角较小时,海平面的发射率为0.95左右。然而海平面的发射率随着观测角的增大迅速减小,当观测角接近90o,发射率仅略微超过0.5。被油层覆盖的海平面的发射率同样也随着观测角的增大而减小。然而,当采用波长为10 m红外光作为研究对象时,干净海平面的发射率与被油层污染的海平面的发射率有明显区别,通过发射率的区别实现海面油层的探测完全可行。不仅如此,通过计算发现,干净海平面与被油层污染的海平面的发射率差与油层厚度有关,通过对发射率差的比较还可能得到油层的厚度。因此,发射率探测海平面油层污染有很好的前景。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：P714.3
【图文】：

海面毛细波会很快消失，重力波也会随后慢慢变得平缓。海平面的波浪就是这两个过程的同时作用的结果，如图2-1所示。图 2-1 海平面的波浪形成海平面的波浪是重力波和毛细波的叠加。因此，海平面的统计特性也同时受这两方面的影响。Bourlier指出，海平面的斜率统计特性基本遵循高斯分布[9]。而斜率的方差则与海面的张力以及风速有关。海平面的斜率统计特性是本文的一个重要参数，将在后

第2章 海平面的发射率模型11图 2-2 海平面局部图2-2描绘了海面上的局部。M0代表曲面上的任意点，M代表探测器。0n 为M0所在面元的法向单位矢量。χ为本地发射角（发射光线与法线的夹角），θ为全局发射角（发射光线与子午线的夹角，或称天顶角）。M0所在面元的单位法向矢量可以用该面元的斜率γ表示：( ) ( ) ( )1220sin ,cos ,1 / 1n nn = θ θ = γ +γ (1-16)发射光M0M的单位矢量容易求得：( )0M M = sin θ, cosθ(1-17)由式(1-16)和式(1-17)可以求得本地发射角的余弦值：( )001/22cos sincos1n M Mθ γ θχγ = =+ (1-18)结合式(1-13)，(1-14)和(1-18)，该面元的发射率可以由式(1-15)求得。接下来的任务就是如何用各个小面元的发射率来表示整个海平面的发射率。图2-3为海平面发射率模型的示意图。如图可见，在观测角为θ时，并非所有面元都能被探测器探测到，而估计海平面的发射率的关键是求得能被探测的海平面展总面积多少，以及这部分能被探测的面积的统计特性。整个海平面的发射率是各个能被探测的面元的?

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本文编号：2732573