溢油是海洋环境监测的重要对象。遥感技术因其大范围同步观测、时效性、综合性与可比性等特点，是海洋溢油监测的重要技术支撑；光学遥感技术对海洋溢油具备识别分类、定量估算与动态监测的技术优势。本书系统介绍了海洋溢油光学遥感原理与方法、多源光学遥感资料的海洋溢油监测应用案例及中国颗海洋水色业务卫星数据对海面溢油的监测效能。
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目录
序
前言
第1章 海洋石油的来源与特征 1
1.1 海洋石油的来源 1
1.2 溢油的风化过程 4
1.3 溢油的目视特征 4
1.3.1 海洋溢油的常见目视特征 4
1.3.2 海面溢油量的目视估算 7
参考文献 8
第2章 海洋溢油多源遥感研究进展 12
2.1 海洋溢油的微波雷达遥感应用 12
2.2 海洋溢油的光学遥感研究进展 14
2.2.1 海洋溢油光谱响应特征与机理 14
2.2.2 溢油海面耀光反射差异与计算 15
2.2.3 不同海面溢油的光学定量遥感 16
2.3 海洋溢油的热红外遥感响应特征 18
2.3.1 海洋溢油的卫星热红外影像特征 18
2.3.2 不同溢油类型的热红外实验观测 19
2.4 海洋溢油的激光荧光遥感 22
2.4.1 海洋溢油的激光信号特征与观测 23
2.4.2 溢油的激光诱导荧光特征与应用 26
2.5 海洋溢油的紫外遥感探索 28
2.5.1 不同溢油类型的紫外反射差异 28
2.5.2 海洋溢油的机载紫外图像特征 29
2.5.3 海洋溢油的卫星紫外图像特征 30
参考文献 31
第3章 海洋溢油的光学辐射传输过程 35
3.1 海洋溢油的光学遥感目标类型 35
3.2 溢油海面的光辐射传输 39
3.3 光学遥感的技术特点与优势 41
参考文献 43
第4章 油膜的光谱特征与响应机理 45
4.1 海面油膜的光学遥感监测重点 45
4.2 油膜反射光谱实验与数据分析 48
4.2.1 甚薄油膜光谱反射比 48
4.2.2 不同厚度油膜光谱反射率 48
4.3 不同厚度油膜的光学作用过程 53
4.3.1 不同厚度油膜对入射光的光干涉作用 53
4.3.2 基于双光束干涉原理的油膜反射光学模型 55
4.4 油膜厚度的光学遥感估算建模 56
4.4.1 基于统计关系的油膜厚度估算 56
4.4.2 基于双光束干涉原理的理论建模 57
4.4.3 基于比尔-朗伯定律的油膜厚度估算 62
参考文献 62
第5章 溢油乳化物的光谱响应机理与特征 64
5.1 海洋溢油乳化物的类型与差异 64
5.2 溢油乳化物的高光谱观测实验 66
5.2.1 设备与材料 66
5.2.2 溢油乳化物实验室制备 68
5.2.3 光谱反射率测量 71
5.3 溢油乳化物固有光学特性测量与分析 73
5.3.1 测量原理 73
5.3.2 溢油乳化物吸收系数测量 74
5.3.3 溢油乳化物光吸收特征分析 75
5.4 溢油乳化物的光谱响应特征分析 77
5.4.1 烃物质的特征光谱 77
5.4.2 油包水状乳化物 77
5.4.3 水包油状乳化物 81
5.5 不同类型溢油乳化物的高光谱观测验证 83
5.6 不同溢油乳化物浓度的光学统计建模 85
5.6.1 油包水状乳化物浓度定量估算 85
5.6.2 水包油状乳化物浓度定量估算 88
参考文献 90
第6章 溢油海面耀光反射的计算与利用 93
6.1 溢油海面耀光反射原理与特征 93
6.1.1 烃渗漏油膜耀光反射强度的对比反转现象 93
6.1.2 临界角概念 94
6.2 溢油海面耀光反射率的计算 95
6.2.1 基于Cox-Munk模型的溢油海面耀光反射率计算 95
6.2.2 基于临界角约束的烃渗漏油膜表面粗糙度反演 101
6.3 不同溢油类型的耀光反射差异 105
6.3.1 耀光反射与溢油可探测性 105
6.3.2 不同类型溢油的耀光光谱 108
6.4 耀光反射的偏振遥感应用 110
6.4.1 溢油海面耀光反射的偏振遥感原理 110
6.4.2 溢油海面耀光反射偏振度模拟与验证 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
参考文献 131
第7章 海面溢油的多源光学遥感特征解析 133
7.1 海面溢油的光谱特征响应与模拟 133
7.1.1 基于实验观测数据的卫星多光谱模拟 133
7.1.2 典型多光谱卫星影像光谱特征 134
7.2 海面溢油的形态特征与可探测性 144
7.2.1 不同厚度溢油图像条带的形态特征 146
7.2.2 溢油探测的空间分辨率需求 150
7.3 海洋溢油的光谱混合与统计分析 151
7.3.1 海洋溢油的高异质性混合特征 151
7.3.2 海洋溢油的三维混合现象 153
7.3.3 不同空间分辨率影像光谱间的线性混合效应 155
参考文献 157
第8章 海洋溢油的光学遥感研究案例 159
8.1 海面溢油的机载AVIRIS高光谱遥感识别估算 159
8.1.1 基于诊断性光谱特征的海洋溢油识别 159
8.1.2 海面溢油乳化物的高光谱遥感估算 164
8.2 基于MODIS数据的海面溢油量光学遥感估算 167
8.3 中国东海“桑吉”轮溢油的多源遥感集成监测 170
8.3.1 夜间数据追踪“桑吉”轮漂浮轨迹 170
8.3.2 “桑吉”轮溢油污染的多源遥感监测 172
8.4 美国墨西哥湾MC-20溢油的遥感监测 176
8.5 美国墨西哥湾Ixtoc-Ⅰ溢油的遥感监测 185
8.5.1 Ixtoc溢油范围的遥感探测 186
8.5.2 Ixtoc溢油的漂移轨迹分析 186
8.5.3 结果验证 190
参考文献 190
第9章 中国海洋一号C卫星的溢油光学遥感应用 194
9.1 中国海洋一号C卫星简介 194
9.1.1 卫星主要载荷 194
9.1.2 主要数据产品 196
9.2 中国海洋一号C卫星的溢油探测能力分析 196
9.2.1 研究区与数据获取 196
9.2.2 耀光反射差异的影响 198
9.2.3 光谱响应特征差异 200
9.2.4 COCTS与CZI对溢油识别能力的评估 201
9.3 基于耀光反射的溢油识别方法 202
9.3.1 CZI溢油图像特征及干扰因素 203
9.3.2 基于耀光反射差异的疑似溢油提取方法 207
9.3.3 误判信息的剔除策略 209
9.3.4 典型溢油的算法应用与评价 212
9.4 AIS辅助的疑似溢油船只追踪 212
参考文献 216
第10章 海洋溢油光学遥感研究趋势与挑战 218
10.1 溢油海面耀光反射的精确计算 218
10.2 溢油量光学估算与真实性检验 219
10.3 多源遥感集成应用与算法发展 220
附录 HY-1C星的溢油遥感影像图 222
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