课题基金 / 基金详情

溢油海面耀光反射率的遥感估算研究

批准号:
42071387
项目类别:
面上项目
资助金额:
56.0 万元
负责人:
陆应诚
依托单位:
学科分类:
遥感科学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
陆应诚

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
溢油是海洋环境监测的重要对象。在海洋环境动力作用下,溢油会形成乳化油、油膜等多种污染类型;准确识别不同溢油污染类型并估算溢油量,有助于海洋溢油事件的应急处理与灾损评估。光学遥感技术具备对海面溢油进行识别、分类与定量估算的能力。海面溢油的光学遥感应用研究中,太阳耀光反射差异有利于目标探测的同时,也给其识别分类与定量估算带来不确定性影响。面向溢油海面耀光反射率的遥感估算难题,本研究拟通过小场景仿真实验,反演典型溢油污染类型的等效折射率,并构建参数查找表;促进卫星光学遥感数据中溢油海面粗糙度的遥感反演,发展顾及风速的溢油海面粗糙度统计函数;解决溢油海面耀光反射率计算模型的核心参数缺失问题。针对不同卫星光学遥感数据,尤其是中国海洋一号C星数据,面向典型溢油污染事件(包括中国近海溢油污染),通过溢油海面耀光反射率的优化计算与验证,提高海面溢油量的光学遥感估算精度,促进海洋溢油的光学定量遥感研究。
英文摘要
Remote detection and quantification of oil spills represent one of the key research directions in marine environment monitoring. During the weathering process, spilled oils can form different floating pollution types, such as oil slick and oil emulsions. Optical identification and quantification of various spilled oils play an important role in oil spill monitoring, assessment and the resulting response. Spaceborne and airborne multi/hyper-spectral optical sensors have been used to detect, quantify, and map oil spills. Sunglint reflection of different surfaces (oil-free and oiled surface) helps detection but presents challenges on classification and quantification of various spilled oils. How to accurately calculate the sunglint reflectance of various spilled oils is still an important challenge for optical remote sensing of marine oil spill. Considering the difficulty of remotely inverting of both parameters (refractive indexes and roughness), an outdoor simulation experiment will be designed to collect the sunglint reflectance of various oils with the same roughness. A look-up table (LUT) of equivalent refractive indexes of various oils will be generated from observations. Based on the optical remotely identification of spilled oils, this LUT could be used for estimation of surface roughness of spilled oils under sunglint of different optical remotely imageries. And then, the statistical function between wind speed and surface roughness of spilled oils could be given. This LUT and statistical function can provide a better understanding of the oil-water contrast and the impact of sunglint on oils surface reflectance. If the sunglint reflectance of spilled oils could be accurately calculated, the laboratory-established models between oil thickness or concentration and optical contrast would be applied to estimate spilled oil volume from different optical remotely sensed imageries, especially form Chinese HY-1C covering oil spills in the coastal water of China. Optical remote sensing will play an increasingly important role in assessing marine oil spills.
溢油是海洋环境监测的重要对象,光学遥感技术具备溢油识别、分类与估算的应用特点,亟待突破溢油海面耀光反射率遥感估算难题,从而为海面溢油量精准估算奠定基础。通过4年的研究,围绕溢油海面耀光反射估算、干扰剔除、识别算法与量化模型等,取得了如下研究成果。1)阐明了海面耀光反射信号变化特征与归因。通过PM 海浪谱仿真计算和针孔相机模型,分析了不同太阳天顶角和空间分辨率下的耀光反射率,厘清了不同空间分辨率、不同风速下海面耀光的变化,开发了高空间分辨率光学遥感数据的海面耀光校正方法。2)发展了海面漂浮目标多源遥感监测方法。厘清了溢油、蓝藻、大型漂浮藻等的紫外遥感特征,阐明了热红外遥感对溢油的监测效能,发展了绿潮、漂浮垃圾、漂浮藻等光学遥感算法。3)丰富了溢油多源遥感机理,拓展溢油识别分类与量化估算的高光谱和热红外遥感应用,为海洋溢油定量遥感突破奠定理论方法基础。4)构建中国近海溢油污染多源遥感数据集,揭示我国近海溢油污染状况,评估我国近海溢油污染状况,实现典型溢油多源遥感精细化监测。5)融合人工智能算法与遥感机理,发展海洋溢油精细化智能监测模型,实现溢油高效监测,以此开发的应用软件服务于国家行业部门。6)探索基于海洋白帽的光学遥感风速反演方法、基于MODIS的海洋烟霾辨别和深海采矿船排放情况监测。以本项目为第一资助,出版海洋溢油光学遥感理论与应用实践专著1本《海洋溢油光学遥感原理与应用实践》,并获得2022中国海洋优秀科技图书;在Remote Sensing of Environment,IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing,Optics Express, Journal of Geophysical Research、科学通报等国内外期刊论文25篇(SCI论文19篇、中文6篇),授权专利1件;项目还培养研究生多人次(1人次获得江苏省测绘地理信息优秀硕士论文二等奖);项目开展了广泛的国内外交流与合作,取得明显成效;研究成果还用于国家相关部门,为中国近海溢油光学遥感的应用拓展奠定了良好的理论、方法与数据基础。
海洋乳化溢油等效厚度的光学遥感估算研究
  • 批准号:
    42371380
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    52万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    陆应诚
  • 依托单位:
海洋溢油乳化物的光学遥感模型研究
  • 批准号:
    41771376
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    陆应诚
  • 依托单位:
典型海洋溢油污染的高光谱响应机理研究
  • 批准号:
    41371014
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    陆应诚
  • 依托单位:
海面薄油膜的高光谱响应机理研究
  • 批准号:
    41001196
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    19.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    陆应诚
  • 依托单位:
国内基金
海外基金