【摘 要】
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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
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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（American Petroleum Institute）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。
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