海上溢油遥感光谱信息挖掘与应用研究

发布时间：2020-11-12 10:40

　　 海上溢油一旦发生,准确及时获取溢油信息极为关键。目前遥感技术已经成为溢油监测与应急不可替代的一种手段。本论文以海上溢油为研究对象,讨论海上溢油遥感光谱信息挖掘方法,开展溢油应急时效性与遥感光谱数据选择研究。重点在辅以时空信息的溢油光谱信息挖掘、多平台油膜厚度识别模式、溢油与赤潮耦合关系研究以及基于溢油迁移模型的应急时效性分析。本文的主要研究成果归纳如下： 1.针对特定油种(原油、轻柴油、重柴油等),初步考量油膜溢出阶段特征,从时空状态出发,测量了水上油膜光谱特征、冰上油膜光谱特征；收集了水上乳化油膜光谱。初步建立了时空状态下的油膜光谱库,并对其特征进行了分析,为多平台遥感监测溢油提供基础数据支持。 2.依托于国家科技支撑项目以及多次溢油应急实验与实践,提出了雷达、光学图像数据溢油信息提取流程以及判别准则。该成果成功应用于大连新港7.16溢油事故,在溢油清污中起到了关键的作用； 提出了采用光谱特征与纹理分析结合的方法应用于蓬莱19-3油田溢油监测,在溢油目标提取过程中,引入了方向性纹理特征分析,将主成分光谱降维、方向梯度边缘检测等技术相结合,所述方法经8组数据检验后,用类间分歧度方法进行了对比评价。结果表明：将纹理分析方法应用于溢油信息提取,类间分歧度提高到1.9999,提高了油膜影响边界和油膜厚度分区识别能力。 3.针对多光谱影像,简化了海面油膜光学模型,分析了不同谱段的油膜光学性质,确立了油膜厚度与表观反射率的变化规律,结合实测光谱分析,建立了适用于多光谱传感器的油膜厚度识别算法,实地航飞实验证明该方法简单易行； 面向高光谱遥感,基于重建光谱方案、光谱匹配算法以识别油膜厚度。考虑空间尺度变化造成油膜光谱吸收特征的衰减,进行地-空同步实验实现光谱重建,采用光谱匹配算法识别不同厚度油膜的C-H吸收特征及高反射,进而识别油膜厚度。 4.基于荧光高度法的稳定性,在时间轴上着重分析了溢油对海洋水质的影响,初步判定溢油为引起事故周边海域绿度上升的主因,且溢油结束后一个月内影响加剧；基于荧光高度法可检测荧光强度变化的能力,判定了溢油海域存在异常区,且与海表面油膜浓度呈正相关。 5.研究了溢油轨迹预测技术与遥感监测技术的协同,讨论和优化了应急条件下的遥感应用时效,并进一步分析遥感数据处理时间构成,提出遥感产品处理时间的优化建议,指出遥感产品处理时间可控制在1h以内,以提高遥感效能。
【学位单位】：大连海事大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2012
【中图分类】：X834
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 选题背景
    1.2 水上溢油遥感监测研究进展
    1.3 存在问题
    1.4 本章小结与论文框架
第2章 时空状态下油膜光谱特征分析
    2.1 引言
    2.2 反射率测量方法
        2.2.1 传统反射率测量方法
        2.2.2 遥感反射率测量方法
        2.2.3 海上油膜反射率的测量
    2.3 海上油膜光谱测量实验
        2.3.1 实验条件
        2.3.2 实验内容及方案
    2.4 光谱特征分析
        2.4.1 数据样品收集
        2.4.2 光谱特征分析
    2.5 本章小结
第3章 辅以时空信息的溢油光谱信息挖掘
    3.1 引言
    3.2 辅以时空信息的溢油多谱信息识别
        3.2.1 多谱信息判别算法
        3.2.2 多谱信息判别准则
        3.2.3 实例分析
    3.3 基于光谱特征与方向纹理分析的海上溢油信息提取
        3.3.1 基于光谱特征与方向纹理分析的信息提取方法
        3.3.2 实验数据
        3.3.3 实验结果与分析
    3.4 本章小结
第4章 溢油厚度识别模型
    4.1 引言
    4.2 油膜厚度多谱识别模型
        4.2.1 多光谱油膜厚度识别模型
        4.2.2 高光谱油膜厚度识别模型
    4.3 实例分析
        4.3.1 航空多光谱厚度识别
        4.3.2 航空高光谱厚度识别
    4.4 本章小结
第5章 溢油与赤潮耦合关系研究
    5.1 引言
    5.2 方法与验证
    5.3 应用与分析
    5.4 本章小结
第6章 溢油遥感监测时效性分析
    6.1 引言
    6.2 应用时效模型
    6.3 遥感处理时间分析及优化
    6.4 实例分析
    6.5 本章小结
第7章 论文总结与展望
    7.1 论文总结
    7.2 下一步工作计划
参考文献
攻读学位期间公开发表论文
攻读学位期间获得奖项
攻读学位期间参加的科研项目
致谢

【参考文献】

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本文编号：2880651