海洋溢油光學(xué)遙感原理與應(yīng)用實(shí)踐
溢油是海洋環(huán)境監(jiān)測的重要對象。遙感技術(shù)因其大范圍同步觀測、時(shí)效性、綜合性與可比性等特點(diǎn)，是海洋溢油監(jiān)測的重要技術(shù)支撐；光學(xué)遙感技術(shù)對海洋溢油具備識別分類、定量估算與動態(tài)監(jiān)測的技術(shù)優(yōu)勢。本書系統(tǒng)介紹了海洋溢油光學(xué)遙感原理與方法、多源光學(xué)遙感資料的海洋溢油監(jiān)測應(yīng)用案例及中國顆海洋水色業(yè)務(wù)衛(wèi)星數(shù)據(jù)對海面溢油的監(jiān)測效能。
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目錄
序
前言
第1章 海洋石油的來源與特征 1
1.1 海洋石油的來源 1
1.2 溢油的風(fēng)化過程 4
1.3 溢油的目視特征 4
1.3.1 海洋溢油的常見目視特征 4
1.3.2 海面溢油量的目視估算 7
參考文獻(xiàn) 8
第2章 海洋溢油多源遙感研究進(jìn)展 12
2.1 海洋溢油的微波雷達(dá)遙感應(yīng)用 12
2.2 海洋溢油的光學(xué)遙感研究進(jìn)展 14
2.2.1 海洋溢油光譜響應(yīng)特征與機(jī)理 14
2.2.2 溢油海面耀光反射差異與計(jì)算 15
2.2.3 不同海面溢油的光學(xué)定量遙感 16
2.3 海洋溢油的熱紅外遙感響應(yīng)特征 18
2.3.1 海洋溢油的衛(wèi)星熱紅外影像特征 18
2.3.2 不同溢油類型的熱紅外實(shí)驗(yàn)觀測 19
2.4 海洋溢油的激光熒光遙感 22
2.4.1 海洋溢油的激光信號特征與觀測 23
2.4.2 溢油的激光誘導(dǎo)熒光特征與應(yīng)用 26
2.5 海洋溢油的紫外遙感探索 28
2.5.1 不同溢油類型的紫外反射差異 28
2.5.2 海洋溢油的機(jī)載紫外圖像特征 29
2.5.3 海洋溢油的衛(wèi)星紫外圖像特征 30
參考文獻(xiàn) 31
第3章 海洋溢油的光學(xué)輻射傳輸過程 35
3.1 海洋溢油的光學(xué)遙感目標(biāo)類型 35
3.2 溢油海面的光輻射傳輸 39
3.3 光學(xué)遙感的技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢 41
參考文獻(xiàn) 43
第4章 油膜的光譜特征與響應(yīng)機(jī)理 45
4.1 海面油膜的光學(xué)遙感監(jiān)測重點(diǎn) 45
4.2 油膜反射光譜實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析 48
4.2.1 甚薄油膜光譜反射比 48
4.2.2 不同厚度油膜光譜反射率 48
4.3 不同厚度油膜的光學(xué)作用過程 53
4.3.1 不同厚度油膜對入射光的光干涉作用 53
4.3.2 基于雙光束干涉原理的油膜反射光學(xué)模型 55
4.4 油膜厚度的光學(xué)遙感估算建模 56
4.4.1 基于統(tǒng)計(jì)關(guān)系的油膜厚度估算 56
4.4.2 基于雙光束干涉原理的理論建模 57
4.4.3 基于比爾-朗伯定律的油膜厚度估算 62
參考文獻(xiàn) 62
第5章 溢油乳化物的光譜響應(yīng)機(jī)理與特征 64
5.1 海洋溢油乳化物的類型與差異 64
5.2 溢油乳化物的高光譜觀測實(shí)驗(yàn) 66
5.2.1 設(shè)備與材料 66
5.2.2 溢油乳化物實(shí)驗(yàn)室制備 68
5.2.3 光譜反射率測量 71
5.3 溢油乳化物固有光學(xué)特性測量與分析 73
5.3.1 測量原理 73
5.3.2 溢油乳化物吸收系數(shù)測量 74
5.3.3 溢油乳化物光吸收特征分析 75
5.4 溢油乳化物的光譜響應(yīng)特征分析 77
5.4.1 烴物質(zhì)的特征光譜 77
5.4.2 油包水狀乳化物 77
5.4.3 水包油狀乳化物 81
5.5 不同類型溢油乳化物的高光譜觀測驗(yàn)證 83
5.6 不同溢油乳化物濃度的光學(xué)統(tǒng)計(jì)建模 85
5.6.1 油包水狀乳化物濃度定量估算 85
5.6.2 水包油狀乳化物濃度定量估算 88
參考文獻(xiàn) 90
第6章 溢油海面耀光反射的計(jì)算與利用 93
6.1 溢油海面耀光反射原理與特征 93
6.1.1 烴滲漏油膜耀光反射強(qiáng)度的對比反轉(zhuǎn)現(xiàn)象 93
6.1.2 臨界角概念 94
6.2 溢油海面耀光反射率的計(jì)算 95
6.2.1 基于Cox-Munk模型的溢油海面耀光反射率計(jì)算 95
6.2.2 基于臨界角約束的烴滲漏油膜表面粗糙度反演 101
6.3 不同溢油類型的耀光反射差異 105
6.3.1 耀光反射與溢油可探測性 105
6.3.2 不同類型溢油的耀光光譜 108
6.4 耀光反射的偏振遙感應(yīng)用 110
6.4.1 溢油海面耀光反射的偏振遙感原理 110
6.4.2 溢油海面耀光反射偏振度模擬與驗(yàn)證 114
6.4.3 基于耀光偏振反射的溢油海面等效折射率反演 123
參考文獻(xiàn) 131
第7章 海面溢油的多源光學(xué)遙感特征解析 133
7.1 海面溢油的光譜特征響應(yīng)與模擬 133
7.1.1 基于實(shí)驗(yàn)觀測數(shù)據(jù)的衛(wèi)星多光譜模擬 133
7.1.2 典型多光譜衛(wèi)星影像光譜特征 134
7.2 海面溢油的形態(tài)特征與可探測性 144
7.2.1 不同厚度溢油圖像條帶的形態(tài)特征 146
7.2.2 溢油探測的空間分辨率需求 150
7.3 海洋溢油的光譜混合與統(tǒng)計(jì)分析 151
7.3.1 海洋溢油的高異質(zhì)性混合特征 151
7.3.2 海洋溢油的三維混合現(xiàn)象 153
7.3.3 不同空間分辨率影像光譜間的線性混合效應(yīng) 155
參考文獻(xiàn) 157
第8章 海洋溢油的光學(xué)遙感研究案例 159
8.1 海面溢油的機(jī)載AVIRIS高光譜遙感識別估算 159
8.1.1 基于診斷性光譜特征的海洋溢油識別 159
8.1.2 海面溢油乳化物的高光譜遙感估算 164
8.2 基于MODIS數(shù)據(jù)的海面溢油量光學(xué)遙感估算 167
8.3 中國東�！吧＜陛喴缬偷亩嘣催b感集成監(jiān)測 170
8.3.1 夜間數(shù)據(jù)追蹤“桑吉”輪漂浮軌跡 170
8.3.2 “桑吉”輪溢油污染的多源遙感監(jiān)測 172
8.4 美國墨西哥灣MC-20溢油的遙感監(jiān)測 176
8.5 美國墨西哥灣Ixtoc-Ⅰ溢油的遙感監(jiān)測 185
8.5.1 Ixtoc溢油范圍的遙感探測 186
8.5.2 Ixtoc溢油的漂移軌跡分析 186
8.5.3 結(jié)果驗(yàn)證 190
參考文獻(xiàn) 190
第9章 中國海洋一號C衛(wèi)星的溢油光學(xué)遙感應(yīng)用 194
9.1 中國海洋一號C衛(wèi)星簡介 194
9.1.1 衛(wèi)星主要載荷 194
9.1.2 主要數(shù)據(jù)產(chǎn)品 196
9.2 中國海洋一號C衛(wèi)星的溢油探測能力分析 196
9.2.1 研究區(qū)與數(shù)據(jù)獲取 196
9.2.2 耀光反射差異的影響 198
9.2.3 光譜響應(yīng)特征差異 200
9.2.4 COCTS與CZI對溢油識別能力的評估 201
9.3 基于耀光反射的溢油識別方法 202
9.3.1 CZI溢油圖像特征及干擾因素 203
9.3.2 基于耀光反射差異的疑似溢油提取方法 207
9.3.3 誤判信息的剔除策略 209
9.3.4 典型溢油的算法應(yīng)用與評價(jià) 212
9.4 AIS輔助的疑似溢油船只追蹤 212
參考文獻(xiàn) 216
第10章 海洋溢油光學(xué)遙感研究趨勢與挑戰(zhàn) 218
10.1 溢油海面耀光反射的精確計(jì)算 218
10.2 溢油量光學(xué)估算與真實(shí)性檢驗(yàn) 219
10.3 多源遙感集成應(yīng)用與算法發(fā)展 220
附錄 HY-1C星的溢油遙感影像圖 222
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