發(fā)布時(shí)間：2020-06-02 17:49

【摘要】： 海洋溢油發(fā)生后,準(zhǔn)確及時(shí)的監(jiān)測(cè)溢油對(duì)于海洋環(huán)境保護(hù)具有重要意義。隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)的高速發(fā)展,遙感已經(jīng)成為監(jiān)測(cè)溢油的最重要和最有效手段之一。本論文以海面溢油為研究對(duì)象,討論了利用SAR和MODIS監(jiān)測(cè)海面溢油的方法,重點(diǎn)在SAR圖像中溢油現(xiàn)象識(shí)別、MODIS監(jiān)測(cè)海面油膜厚度、基于GIS的遙感溢油監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和中國(guó)海溢油分布等方面進(jìn)行研究。本文的主要研究結(jié)果歸納如下: 1.系統(tǒng)介紹了SAR圖像中識(shí)別溢油現(xiàn)象和疑似現(xiàn)象的全過(guò)程,主要包括圖像預(yù)處理(輻射校正和斑點(diǎn)噪聲濾除)、圖像分割、特征提取、特征篩選和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別。 在SAR圖像預(yù)處理方面,比較了10種濾波方法,最后選擇了窗口為3×3的增強(qiáng)Lee濾波對(duì)SAR圖像進(jìn)行濾除斑點(diǎn)噪聲的處理。在SAR圖像中油膜區(qū)域分割方面,將水平集方法與多尺度小波方法相結(jié)合,提高了計(jì)算效率,降低了算法的復(fù)雜度,同時(shí)對(duì)SAR圖像中油膜區(qū)域的模糊邊緣進(jìn)行了有效監(jiān)測(cè)。 在識(shí)別溢油和疑似溢油方面,除灰度特征量外,引入圖像紋理特征參量,并利用方差分析從計(jì)算的31個(gè)特征參量篩選出16個(gè)作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入,建立了區(qū)別溢油現(xiàn)象和疑似溢油現(xiàn)象的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。研究結(jié)果表明,該模型識(shí)別精度達(dá)到83%,可以較好地識(shí)別溢油現(xiàn)象;紋理特征作為特征參量提高了溢油現(xiàn)象的識(shí)別精度;基于方差分析的特征參量篩選不僅簡(jiǎn)化了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),而且提高了模型的識(shí)別精度。 2.將模糊聚類(lèi)方法FCM與圖像紋理分析相結(jié)合用于對(duì)250m分辨率的MODIS圖像中的溢油區(qū)域分割;將這種方法應(yīng)用到2005年4月3日發(fā)生在大連海域“阿提哥”事件的MODIS圖像中,較好的區(qū)分了溢油區(qū)域,并在此基礎(chǔ)上,利用多時(shí)相的MODIS數(shù)據(jù)計(jì)算了油膜的漂移,結(jié)果與風(fēng)場(chǎng)和潮汐數(shù)據(jù)一致。 建立了一個(gè)簡(jiǎn)單的海面油膜的光學(xué)模型,并在此基礎(chǔ)上對(duì)海面油膜的可見(jiàn)光波段的光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了定性分析:油膜與海水的反差主要依賴(lài)于油膜對(duì)海水向上輻亮度的吸收,離水輻亮度差異在海水光譜反射峰的波段油水反差最大,隨著油膜厚度的增加,油膜的離水輻亮度減少。在傳感器接收的大氣頂輻亮度的圖像中,油膜與海水的反差依賴(lài)于鏡面反射和下表面向上輻亮度傳輸?shù)钠胶?當(dāng)鏡面反射的差異大于下表面向上輻亮度的差異時(shí),油膜海水反差為正,反之為負(fù)。基于此,根據(jù)兩次溢油事故的MODIS數(shù)據(jù)定性給出了油膜厚度的分布。 3.設(shè)計(jì)了基于WebGIS和衛(wèi)星數(shù)據(jù)的海面油污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng),該系統(tǒng)是一個(gè)融合了Apache web服務(wù)器、Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、Mapserver、PHP和衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)(WebGIS),主要包括環(huán)境信息收集模塊、溢油信息提取模塊和油膜擴(kuò)散預(yù)測(cè)模塊�；谶@個(gè)系統(tǒng)和2002～2005年的SAR數(shù)據(jù)對(duì)東中國(guó)海的溢油事件進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,污染比較嚴(yán)重的四個(gè)海區(qū)包括:黃海中部,緯度范圍在32°～37°N;渤海海峽東部;長(zhǎng)江口周?chē)Ｓ?緯度范圍在28°～32°N的東海海域及臺(tái)灣海峽。溢油主要是由船舶非法排污引起的,分布在主要航線的海區(qū),另外還包括漁船作業(yè)產(chǎn)生的油膜、河口排放的工業(yè)污染形成的油膜。 4.將WebGIS系統(tǒng)與FCM方法相結(jié)合建立了一個(gè)幫助農(nóng)民用戶(hù)產(chǎn)生定量施肥圖的專(zhuān)家系統(tǒng)。基于此系統(tǒng),進(jìn)一步研究利用陸地衛(wèi)星Landsat數(shù)據(jù)制定定量施肥圖的可能性;系統(tǒng)輸出結(jié)果通過(guò)產(chǎn)量或現(xiàn)場(chǎng)土壤屬性的測(cè)量進(jìn)行評(píng)價(jià),研究表明可以利用作物生長(zhǎng)茂盛時(shí)期(NDVI均值最高)的衛(wèi)星NIR波段數(shù)據(jù)產(chǎn)生變量施肥圖。
【圖文】：

、、聲、J護(hù)‘U.b./、z‘、圖1.1FLS·AU系統(tǒng)測(cè)量示意圖(a)及聯(lián)合高光譜成像儀CAsl一2測(cè)量的海表溢油色標(biāo)圖1.2.2微波輻射計(jì)海洋能夠發(fā)射微波輻射，在微波波段，水體的發(fā)射系數(shù)為0.4，，而油的發(fā)

圖1.2.SAR圖像中的‘疑似溢油現(xiàn)象”。但是，上面提到的各種方法只是將SAR圖像中黑色區(qū)域劃分出來(lái)。事實(shí)上，從雷達(dá)的探測(cè)機(jī)制不難看出，不僅僅是油污在其影像上表現(xiàn)出暗色的特征，時(shí)還存在很多干擾的因素(如圖1.2)，如平靜海水面、低風(fēng)速區(qū)、海上浮游
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類(lèi)號(hào)】：X834

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

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2 郭建亮;朱杰;;基于灰度共生矩陣的海洋溢油識(shí)別算法研究[J];信息技術(shù);2012年04期

3 蘇騰飛;孟俊敏;張晰;;基于HAC的溢油SAR圖像分割算法[J];海洋科學(xué)進(jìn)展;2013年02期

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2 劉朋;SAR海面溢油檢測(cè)與識(shí)別方法研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2012年

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7 牛亞琴;基于遙感圖像的海上溢油現(xiàn)象識(shí)別研究[D];浙江海洋學(xué)院;2012年

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9 李寶玉;基于ASAR數(shù)據(jù)的海面溢油信息提取[D];大連海事大學(xué);2013年

10 劉元廷;SAR溢油檢測(cè)軟件的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[D];中國(guó)海洋大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2693541