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海洋船舶溢油的热红外辐射特征研究
| 论文题名： | 海洋船舶溢油的热红外辐射特征研究 |
| 关键词： | 海洋船舶溢油;溢油监测;热红外辐射特征;光谱特征;观测几何 |
| 摘要： | 随着海上交通运输业的快速发展，船舶溢油事故频发，在海洋环境和远洋运输等方面带来了许多严重的后果。遥感技术因其宏观性、周期性、受距离限制较小等特点，在海洋溢油监测中发挥了重要作用。其中，热红外遥感可不依赖太阳光照而对海面溢油进行监测，实现白天夜间全天时工作。但传统热红外遥感监测溢油主要关注油-水表面温度差异，而较少研究发射率高光谱特征及其角度变异，这会导致温度反演精度降低，从而限制热红外遥感监测溢油的精度和定量化研究。针对以上问题，本文开展水上溢油的热红外发射率光谱特征与角度变异研究。 （1）在发射率光谱特征研究方面，获取不同厚度与不同品种燃油的热红外发射率，分析发现不同厚度油膜发射率随着波长增加逐渐减小，在12.6μm处有发射率波谷特征；不同API（AmericanPetroleumInstitute）的燃油在10-13μm处随着波长的增加发射率下降迅速；油膜热红外发射率与其厚度、API具有较强相关性；模拟ASTER和AVHRR的光谱响应结果显示，ASTER的第11和13波段可区分不同厚度的油膜，第12和13波段可进行不同品种溢油区分；AVHRR可对油膜厚度和品种进行区分的通道为第4波段； （2）在油-水热红外发射率的角度变异方面，通过几何光学近似的方法，综合考虑粗糙海面阴影函数的影响，对油-水热红外发射率进行建模分析。模拟结果表明，海水的发射率高于溢油发射率。海水和溢油的发射率在天顶角较小时，随天顶角变化不明显，二者发射率差异较小；随着天顶角增大，发射率逐渐降低，天顶角越大，发射率下降速率越快，油-水发射率差异随天顶角和风速的增加而变大。 本文通过实地实验与数据模拟，提取了油-水的热红外发射率光谱特征差异及其角度变异，获取了不同厚度与不同API密度燃油的发射率光谱变化，探讨了在不同风速和不同观测天顶角的情况下，海水和溢油的热红外发射率的变化规律。研究结果对热红外遥感识别与定量反演水面油膜信息有一定参考。 |
| 作者： | 郭刚 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 刘丙新 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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