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融合拉曼散射光和荧光信号反演海面溢油厚度的算法研究
1
作者 崔永强 孔德明 +4 位作者 马勤勇 谢贝贝 张晓丹 孔德瀚 孔令富 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期104-109,共6页
随着海洋溢油问题的日益严重,多种遥感技术被用于海面溢油监测,其中激光诱导荧光(LIF)技术是目前被认为最有效的海面溢油探测技术之一。Hoge等基于LIF技术提出了一种利用拉曼散射光评估薄油膜厚度的积分反演算法并广泛应用于海面溢油探... 随着海洋溢油问题的日益严重,多种遥感技术被用于海面溢油监测,其中激光诱导荧光(LIF)技术是目前被认为最有效的海面溢油探测技术之一。Hoge等基于LIF技术提出了一种利用拉曼散射光评估薄油膜厚度的积分反演算法并广泛应用于海面溢油探测,针对该算法存在误差较大的问题,提出一种融合拉曼散射光和荧光信号评估海面溢油厚度的反演算法。首先利用拉曼散射光信号反演油膜厚度,然后利用该反演结果计算获取溢油油品的荧光特征光谱,最后利用荧光信号反演油膜厚度。文中推导了利用荧光信号反演油膜厚度的算法,给出了油品荧光特征光谱的逼近算法,并给出了利用荧光信号反演油膜厚度的误差分析。通过实验对该方法进行了验证,选用原油和柴油为实验油品,以波长405 nm的激光作为激发光源,采集波长范围为420~700 nm,采集了海水的背景荧光和拉曼散射光信号、实验油品2,5,10和20μm等不同厚度油膜的光谱信号。将采集数据分为训练集和测试集,利用训练集数据采用梯度下降法获取油品的荧光特征光谱,利用测试集数据分别采用积分拉曼法和该方法反演油膜厚度。采用积分拉曼法,原油不同厚度油膜反演结果的平均误差分别为12.6%,4.6%,4.4%和2.3%,柴油不同厚度油膜反演结果的平均误差分别为14.0%,7.0%,4.2%和3.6%;采用本文方法,原油不同厚度油膜反演结果的平均误差分别为2.5%,2.2%,1.2%和1.1%,柴油不同厚度油膜反演结果的平均误差分别为3.0%,2.4%,2.7%和1.6%。实验结果表明,2μm油膜反演结果的误差降低最多,原油和柴油2μm油膜的反演结果误差分别由12.6%和14.0%降低为2.5%和3.0%,其他厚度油膜反演结果的误差也有较大程度的降低,油膜厚度反演结果的误差均小于3%,采用本文算法可以有效提高油膜厚度反演结果的精度。 展开更多
关键词 激光诱导荧光 荧光光谱 海面溢油 油膜厚度 梯度下降法
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胶州湾海面溢油轨迹的数值模拟 被引量：44
2
作者 娄安刚 王学昌 +1 位作者 孙长青 奚盘根 《黄渤海海洋》 CSCD 北大核心 2001年第1期1-8,共8页
对胶州湾湾口两侧——团岛和薛家岛 1个月的潮位观测资料进行调和分析 ,得出湾口两侧 M2 ,S2 ,O1,K1分潮的调和常数 ,进而建立了胶州湾内的预报潮流场。考虑风场对海面溢油的影响 ,给出了预测胶州湾溢油飘移轨迹的数值模型 ,对 1 983年 ... 对胶州湾湾口两侧——团岛和薛家岛 1个月的潮位观测资料进行调和分析 ,得出湾口两侧 M2 ,S2 ,O1,K1分潮的调和常数 ,进而建立了胶州湾内的预报潮流场。考虑风场对海面溢油的影响 ,给出了预测胶州湾溢油飘移轨迹的数值模型 ,对 1 983年 1 1月 2 5日“东方大使”号油轮在中砂礁触礁后的溢油的油膜漂移轨迹进行了数值模拟 ,结果与事故后观测到的结果相符 。 展开更多
关键词 胶州湾 调和分析 海面溢油 漂移轨迹 数值模拟 潮汐 潮流场
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渤海湾海面溢油数值计算 被引量：14
3
作者 孙长青 赵可胜 郭耀同 《海洋科学》 CAS CSCD 北大核心 2003年第11期63-67,共5页
采用不规则三角形网格的分布杂交法 ,建立渤海湾潮流数值模型 ,在此基础上建立溢油飘移模型 ,计算在不同风场和潮流场的共同作用下 ,溢油飘移的输移轨迹、可能抵岸的时间、地点及残留量等。
关键词 渤海湾 海面溢油 输移轨迹 数值计算
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基于二维激光观测的溢油及其乳化过程散射模式研究进展 被引量：7
4
作者 过杰 孟俊敏 何宜军 《海洋科学》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期159-164,共6页
合成孔径雷达(SAR)以其高分辨率、能不受雨云影响实施全天时全天候全方位监测,在海面溢油灾害应急监测过程中发挥着越来越重要的作用。溢油是因为海面油膜抑制了毛细波和重力波,在SAR图像上呈暗斑而被识别。然而,海面溢油的乳化过程直... 合成孔径雷达(SAR)以其高分辨率、能不受雨云影响实施全天时全天候全方位监测,在海面溢油灾害应急监测过程中发挥着越来越重要的作用。溢油是因为海面油膜抑制了毛细波和重力波,在SAR图像上呈暗斑而被识别。然而,海面溢油的乳化过程直接影响SAR对海面溢油后向散射截面的观测精度。本研究以物理海洋学和激光原理以及海面电磁散射理论为基础,通过实验利用激光扫描仪观测海面溢油粗糙度,分别与溢油特征参数、后向散射系数建立对应关系;耦合海面溢油参数与后向散射截面的关系,利用电磁散射数值建模方法,建立海面溢油散射模型,研究海面溢油乳化过程对微波后向散射截面的影响。本项目的研究将为SAR监测海面溢油量、溢油厚度及油品分布格局提供了可能;将进一步揭示海面溢油的散射机制,提高SAR海面监测溢油的精度和能力。 展开更多
关键词 微波后向散射 激光扫描仪 海面溢油 溢油海面粗糙度 乳化
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海面溢油及浒苔遥感监测研究进展 被引量：5
5
作者 过杰 过爽 《广西科学院学报》 2016年第2期73-78,82,共7页
海面溢油和浒苔灾害已经成为当今主要的海洋生态环境问题,而基于卫星遥感影像提取海面溢油和浒苔信息是监测其动态变化的一种有效手段,因此本文对国内外海面溢油及浒苔遥感监测技术进行归纳整理。光学遥感数据多波段比值法是最常用的海... 海面溢油和浒苔灾害已经成为当今主要的海洋生态环境问题,而基于卫星遥感影像提取海面溢油和浒苔信息是监测其动态变化的一种有效手段,因此本文对国内外海面溢油及浒苔遥感监测技术进行归纳整理。光学遥感数据多波段比值法是最常用的海面溢油监测方法。另外,合成孔径雷达(SAR)不受雨云影响,在灾害监测中发挥着越来越重要的作用,而利用灰度值或后向散射系数变化来判断溢油或浒苔是SAR常用的方法。从现有的研究可以看出:遥感监测海上溢油及浒苔范围发展最为成熟,已经业务化运行;然而,遥感监测溢油量、溢油类型及浒苔生物量仍然处于试验阶段。遥感海洋灾害的监测要由定性走向定量,真正实现实时、连续、快速、准确,仍需要多种平台和多源遥感数据相结合,调整传感器的空间分辨率,开发小型、新型传感器。 展开更多
关键词 遥感监测 海面溢油 浒苔 生态环境
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海面溢油可视化新方法的研究与实现 被引量：5
6
作者 邹长军 尹勇 +1 位作者 刘秀文 李海江 《重庆交通大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2017年第6期103-108,共6页
针对现有溢油可视化方法的优缺点,研究一种新的海面溢油可视化方法,提出采用纹理投影的方法实现海上溢油的可视化,并针对纹理投影方法导致的边缘锯齿现象进行高斯平滑滤波,实现了纹理边缘的平滑过渡,取得了良好的动态可视化效果。该方... 针对现有溢油可视化方法的优缺点,研究一种新的海面溢油可视化方法,提出采用纹理投影的方法实现海上溢油的可视化,并针对纹理投影方法导致的边缘锯齿现象进行高斯平滑滤波,实现了纹理边缘的平滑过渡,取得了良好的动态可视化效果。该方法已成功应用于"溢油应急三维演练系统"中,证明了该方法的有效性和可靠性。 展开更多
关键词 交通运输工程 海面溢油 可视化 纹理投影 高斯滤波
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莱州湾环境污染遥感信息提取试验 被引量：3
7
作者 过杰 谢强 陈忠彪 《海洋科学》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期119-128,共10页
采用Landsat图像跨度40多年数据,利用遥感手段对莱州湾7大排污口环境污染状况进行了遥感信息提取试验,结果显示与多年来分析调查的结果一致,即通过入海排放口水色变化以及像素分析发现自20世纪90年代以来,莱州湾海水污染逐年加重;通过M... 采用Landsat图像跨度40多年数据,利用遥感手段对莱州湾7大排污口环境污染状况进行了遥感信息提取试验,结果显示与多年来分析调查的结果一致,即通过入海排放口水色变化以及像素分析发现自20世纪90年代以来,莱州湾海水污染逐年加重;通过MODI数据和ENVISAT-ASAR数据分析提取了莱州湾2011年的海温变化、叶绿素浓度分布和海面溢油信息,结果显示该区域近岸海温和叶绿素浓度偏高,海上溢油风险加大。研究结果表明,利用遥感技术能有效地提取海区环境污染信息,可以作为监控海水污染的有效手段之一。 展开更多
关键词 叶绿素 溢油 排水污染
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