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《大连海事大学》 2012年
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海上溢油遥感光谱信息挖掘与应用研究

兰国新  
【摘要】:海上溢油一旦发生,准确及时获取溢油信息极为关键。目前遥感技术已经成为溢油监测与应急不可替代的一种手段。本论文以海上溢油为研究对象,讨论海上溢油遥感光谱信息挖掘方法,开展溢油应急时效性与遥感光谱数据选择研究。重点在辅以时空信息的溢油光谱信息挖掘、多平台油膜厚度识别模式、溢油与赤潮耦合关系研究以及基于溢油迁移模型的应急时效性分析。本文的主要研究成果归纳如下: 1.针对特定油种(原油、轻柴油、重柴油等),初步考量油膜溢出阶段特征,从时空状态出发,测量了水上油膜光谱特征、冰上油膜光谱特征;收集了水上乳化油膜光谱。初步建立了时空状态下的油膜光谱库,并对其特征进行了分析,为多平台遥感监测溢油提供基础数据支持。 2.依托于国家科技支撑项目以及多次溢油应急实验与实践,提出了雷达、光学图像数据溢油信息提取流程以及判别准则。该成果成功应用于大连新港7.16溢油事故,在溢油清污中起到了关键的作用; 提出了采用光谱特征与纹理分析结合的方法应用于蓬莱19-3油田溢油监测,在溢油目标提取过程中,引入了方向性纹理特征分析,将主成分光谱降维、方向梯度边缘检测等技术相结合,所述方法经8组数据检验后,用类间分歧度方法进行了对比评价。结果表明:将纹理分析方法应用于溢油信息提取,类间分歧度提高到1.9999,提高了油膜影响边界和油膜厚度分区识别能力。 3.针对多光谱影像,简化了海面油膜光学模型,分析了不同谱段的油膜光学性质,确立了油膜厚度与表观反射率的变化规律,结合实测光谱分析,建立了适用于多光谱传感器的油膜厚度识别算法,实地航飞实验证明该方法简单易行; 面向高光谱遥感,基于重建光谱方案、光谱匹配算法以识别油膜厚度。考虑空间尺度变化造成油膜光谱吸收特征的衰减,进行地-空同步实验实现光谱重建,采用光谱匹配算法识别不同厚度油膜的C-H吸收特征及高反射,进而识别油膜厚度。 4.基于荧光高度法的稳定性,在时间轴上着重分析了溢油对海洋水质的影响,初步判定溢油为引起事故周边海域绿度上升的主因,且溢油结束后一个月内影响加剧;基于荧光高度法可检测荧光强度变化的能力,判定了溢油海域存在异常区,且与海表面油膜浓度呈正相关。 5.研究了溢油轨迹预测技术与遥感监测技术的协同,讨论和优化了应急条件下的遥感应用时效,并进一步分析遥感数据处理时间构成,提出遥感产品处理时间的优化建议,指出遥感产品处理时间可控制在1h以内,以提高遥感效能。
【学位授予单位】:大连海事大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:X834

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 徐进;海上固定雷达组网式溢油监测技术研究[D];大连海事大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 刘云鹤;植被覆盖不同结构各层的光谱特征分析[D];西北大学;2013年
2 胡迎接;基于曲线拟合和滤波的FTIR-ATR基线漂移处理算法研究[D];安徽大学;2014年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘新华;舒宁;;纹理特征在多光谱遥感影像分类中的应用[J];测绘信息与工程;2006年03期
2 张永宁,丁倩,李栖筠;海上溢油污染遥感监测的研究[J];大连海事大学学报;1999年03期
3 马龙;李颖;兰国新;;多源卫星遥感溢油信息提取方法[J];大连海事大学学报;2009年04期
4 李宁;谢峰;顾卫;崔维佳;黄树青;刘珍;;渤海海冰反射光谱基本特征的观测研究[J];光谱学与光谱分析;2008年02期
5 王忠东;马庆万;;土壤中石油矿物油的荧光特性测量[J];光学精密工程;2010年04期
6 梁小祎;张杰;孟俊敏;;溢油SAR图像分类中的纹理特征选择[J];海洋科学进展;2007年03期
7 唐军武,陈清莲,谭世祥,董庆,苗伟,冯林新;海洋光谱测量与数据分析处理方法[J];海洋通报;1998年01期
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10 马龙;李颖;兰国新;侯利民;高超;;基于可分离性指数的溢油图像定量分析[J];海洋环境科学;2010年02期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 张兵;时空信息辅助下的高光谱数据挖掘[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
2 石立坚;SAR及MODIS数据海面溢油监测方法研究[D];中国海洋大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 吕翠芬;基于独立成分分析的高光谱溢油图像聚类研究[D];大连海事大学;2011年
2 卜志国;航空高光谱遥感赤潮与油污染水体信息提取[D];中国海洋大学;2004年
3 杨金红;高光谱遥感数据最佳波段选择方法研究[D];南京信息工程大学;2005年
4 杨娜;NOAA/AVHRR数据在事故溢油中应用研究[D];中国海洋大学;2006年
5 杨倩倩;高光谱溢油图像特征提取在油种识别中的应用[D];大连海事大学;2010年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李熙;关泽群;沈体雁;;基于Skewness纹理的北京城市化区域提取[J];安徽农业科学;2008年17期
2 罗慧芬;苗放;叶成名;王秋玲;吴彬;李假广;;基于FLAASH模型的ASTER卫星影像大气校正[J];安徽农业科学;2009年17期
3 娜日苏;苏和;格根图;;退化草甸草原近地面光谱特征初探[J];安徽农业科学;2010年05期
4 韩念龙;刘闯;许旭;;基于FLAASH的CBERS-02B星CCD影像大气校正[J];安徽农业科学;2011年04期
5 王佐成;薛丽霞;;一种新的纹理基元发现及表达方法[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2011年01期
6 张则飞;邢立新;;纹理特征在Aster影像数据分类中的应用[J];吉林大学学报(地球科学版);2006年S1期
7 黄颖;周云轩;吴稳;况润元;李行;;基于决策树模型的上海城市湿地遥感提取与分类[J];吉林大学学报(地球科学版);2009年06期
8 刘爱军;韩建国;;草原关键生育期遥感模式与信息提取方法[J];草地学报;2007年03期
9 温国胜;俞飞;;高校生态学专业毕业生去向与就业现状研究[J];出国与就业(就业版);2012年03期
10 王崇倡;郭健;武文波;;基于ERDAS的遥感影像分类方法研究[J];测绘工程;2007年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王海丰;李壮;任洪娥;赵鹏;;基于非下采样Contourlet变换和SVM的纹理图像分割算法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 李婧;高抒;汪亚平;;长江河口悬沙浓度时空变化的遥感研究[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(下册)[C];2009年
3 张永宁;白春江;;大连海域船舶溢油遥感监测分析[A];2008船舶防污染管理论文集[C];2008年
4 张永宁;白春江;;大连海域船舶溢油遥感监测分析[A];1995-2009航海技术论文选集(第2集)[C];2010年
5 刘春红;李平;;高光谱遥感目标探测研究现状与典型应用[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE 2009)论文集[C];2009年
6 杨顶田;潘德炉;;水下剖面测量中离水辐亮度的提取[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年
7 周磊;辛晓平;李刚;杨桂霞;;高光谱遥感在草原监测中的应用进展[A];2008中国可持续发展论坛论文集(2)[C];2008年
8 刘红;林昌虎;何腾兵;;遥感技术及其在环境科学领域中的应用——以水环境和大气环境为例[A];贵州省土壤学会2012年学术研讨会论文集[C];2012年
9 陈志莉;杨毅;侯立安;;基于遥感技术的突发海上溢油污染预测研究[A];2012-2015年转型期的中国——中国未来研究会2012年学术年会论文集[C];2012年
10 周红英;张友焱;张一民;;环境1号卫星数据在油田滩海冰情监测中的应用研究[A];第十七届中国环境遥感应用技术论坛论文集[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘文全;基于GIS的海上石油平台溢油应急决策支持系统结构与应用研究[D];中国海洋大学;2010年
2 邓睿;多源遥感数据和GIS支持下的台风影响研究[D];浙江大学;2010年
3 杨国鹏;基于机器学习方法的高光谱影像分类研究[D];解放军信息工程大学;2010年
4 陈进;高光谱图像分类方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
5 朱航;基于多源遥感信息融合的作物营养状况监测与喷洒控制系统的研究[D];吉林大学;2011年
6 亓兴兰;SPOT-5遥感影像马尾松毛虫害信息提取技术研究[D];福建农林大学;2011年
7 汤子余;西藏地区措勤和比如盆地构造、油气遥感综合解译[D];中南大学;2010年
8 陶旸;基于纹理分析方法的DEM地形特征研究[D];南京师范大学;2011年
9 肖剑伟;水表薄油膜厚度的辐射传输模型及遥感估算研究[D];南京大学;2011年
10 青松;渤海盐度和悬浮颗粒粒径的遥感反演及应用研究[D];中国海洋大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 邢著荣;基于辐射传输模型和CHRIS数据反演春小麦LAI[D];山东科技大学;2010年
2 秦园;基于SPOT5的土地信息提取技术研究[D];大连理工大学;2010年
3 王升杰;基于三维激光和单目视觉的场景重构与认知[D];大连理工大学;2010年
4 李进;基于灰度共生矩阵的森林纹理构造因子确定方法研究[D];浙江农林大学;2010年
5 马海英;环青海湖区沙漠化土地景观格局变化分析[D];青海师范大学;2010年
6 黄国金;鄱阳湖水质参数遥感反演及营养状况评价[D];南昌大学;2010年
7 刘建楠;文山州铝土矿资源矿床遥感及评价[D];昆明理工大学;2010年
8 吕鹏;遥感数字图像类特征的二阶统计纹理分析[D];昆明理工大学;2010年
9 马智刚;纹理支持的遥感影像面状地物半自动提取技术研究[D];解放军信息工程大学;2009年
10 李巧艳;基于SAR图像的景象匹配算法研究[D];西安电子科技大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘新永;蔡凤丽;裴晓根;;基于MATLAB的m序列的产生及相关特性仿真[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2009年05期
2 刘峰,张继贤,靳奉祥,邵飞,张恒铁;地物波谱研究现状及方法的初步探讨[J];北京测绘;2005年03期
3 祝宇鸿;一种改进的数字图像中值滤波算法[J];长春邮电学院学报;2001年02期
4 吴学睿;;关于极化雷达溢油监测研究发展的现状分析[J];赤峰学院学报(自然科学版);2011年03期
5 周泽兵;边馥苓;;基于Socket通信的WebGIS实时监测系统[J];测绘科学;2006年04期
6 张立朝;潘贞;郑海鹰;王青山;张世全;赵鹏;;分布式AGS的性能优化研究[J];测绘科学;2008年04期
7 佘远见;郭旭东;何挺;;用于操作shapefile的COM组件开发与应用[J];测绘科学;2009年04期
8 肖强;赵国成;阚映红;;ShapeFile格式数据与地理信息交换格式数据转换[J];测绘科学;2010年06期
9 韩敏;戴步成;郑丹晨;孙朝余;黄保国;;ArcGIS Server电子地图研究与应用[J];测绘科学;2011年03期
10 吴晓明;崔晓临;杨信廷;钱建平;;ArcGIS Server平台下空间数据与属性数据的交互[J];测绘通报;2009年10期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 柳俊;近红外光谱分析技术在白芍中药配方颗粒制备过程中的应用研究[D];广州中医药大学;2011年
2 陈澎;机载激光荧光海上溢油信息提取与反演研究[D];大连海事大学;2012年
3 高占国;长江口盐沼植被的光谱特征研究[D];华东师范大学;2006年
4 薛彬;CE-1干涉成像光谱仪信息处理及应用研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2006年
5 廖国祥;基于GIS的溢油污染对海洋生物资源损害评估研究[D];大连海事大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王更科;SETE系统中可见光图像仿真算法研究[D];河南大学;2011年
2 何莹;海上溢油高光谱监测研究[D];大连海事大学;2011年
3 吉别克·哈力克巴义;基于实测高光谱数据的地表土壤水分含量反演研究[D];新疆大学;2011年
4 潘佩芬;生态水信息指标参数植被含水量遥感反演模型研究[D];成都理工大学;2011年
5 闻兵工;地物光谱特征分析技术研究[D];解放军信息工程大学;2009年
6 李春蕾;新疆北疆裸土土壤有机质与机械组成遥感反演研究[D];新疆师范大学;2011年
7 王丽;基于Landsat-TM的地物光谱分析及沙化土地信息提取[D];河南大学;2005年
8 夏涛;生态水遥感定量研究中野外地物光谱数据采集及处理[D];成都理工大学;2007年
9 李京忠;区域水土流失结构性植被因子遥感提取研究[D];西北大学;2009年
10 魏娜;土壤含水量高光谱遥感监测方法研究[D];中国农业科学院;2009年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王一文;PC雷达数据显示及处理系统的研究[D];大连海事大学;2014年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姜勇;赵萍;董铁有;董嘉更;;含油污泥油含量测定方法[J];环境科学与管理;2008年02期
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3 冯建辉;杨玉静;;基于灰度共生矩阵提取纹理特征图像的研究[J];北京测绘;2007年03期
4 彭建,王仰麟;我国沿海滩涂的研究[J];北京大学学报(自然科学版);2000年06期
5 ;Forest landscape ecology and its applications in China[J];Forestry Studies in China;2006年01期
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9 颜梅春,张友静,鲍艳松;基于灰度共生矩阵法的IKONOS影像城市草地信息提取[J];测绘工程;2005年01期
10 杨诸胜;郭雷;罗欣;胡新韬;;基于分段主成分分析的高光谱图像波段选择算法研究[J];测绘工程;2006年03期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 刘汉湖;岩矿波谱数据分析与信息提取方法研究[D];成都理工大学;2008年
2 石立坚;SAR及MODIS数据海面溢油监测方法研究[D];中国海洋大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 丁倩;海洋溢油卫星遥感图像处理[D];大连海事大学;2000年
2 于欣洋;人工神经网络在识别海面溢油中的应用研究[D];大连海事大学;2006年
3 马里;渤海海域溢油卫星遥感监测研究[D];大连海事大学;2006年
4 李淼;基于支持向量机的MODIS数据土地覆盖分类研究[D];辽宁工程技术大学;2007年
5 周玲;公路环境下遥感监测土地覆被变化研究[D];大连海事大学;2008年
6 陈海菊;支持向量机在溢油荧光光谱分析中的应用研究[D];大连海事大学;2008年
7 周志林;高光谱图像压缩方法研究[D];南京理工大学;2008年
8 苏伟光;海洋卫星遥感溢油监测技术与应用研究[D];中南大学;2008年
9 杨倩倩;高光谱溢油图像特征提取在油种识别中的应用[D];大连海事大学;2010年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 庄学强;陈坚;孙倩;;基于“3S”技术的海上溢油信息系统设计与初步实现[J];集美大学学报(自然科学版);2008年03期
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7 苏君夫,徐学仁;核磁共振~1H谱指纹法鉴别海上溢油源[J];海洋环境科学;1989年03期
8 杨庆霄,徐俊英,李文森;海上溢油溶解过程的研究[J];海洋环境科学;1992年03期
9 张世平;海上溢油污染源确定系统简介[J];中国水运;2000年10期
10 董伟;杨勇生;黄有方;董国祥;顾伟;孙永明;汤小戎;张军;刘海威;;仿生型海上溢油回收装置的设计[J];石油机械;2006年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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5 陈志莉;杨毅;侯立安;;基于遥感技术的突发海上溢油污染预测研究[A];2012-2015年转型期的中国——中国未来研究会2012年学术年会论文集[C];2012年
6 林建国;殷佩海;;海上溢油动态的应急预报[A];第七届全国海洋湖沼青年学者学术研讨会论文摘要集[C];2000年
7 杨君国;;增强海上溢油应急队伍反应能力建设,做好海上防治污染工作[A];船舶防污染高新技术与区域合作研讨会暨第一届‘港口杯’船舶防污染优秀论文奖获奖论文专集[C];2003年
8 乔冰;褚家成;赵平;俞沅;李筠;;海上溢油应急计划的编制研究[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(下册)[C];2001年
9 李思源;肖峰;周永生;赵彦;谢月亮;凌萍;黄开胜;黄伟林;乔冰;吴海涛;;海上溢油风化模拟过程中海水水质变化的研究[A];中国科协2009年海峡两岸青年科学家学术活动月——海上污染防治及应急技术研讨会论文集[C];2009年
10 乔冰;唐孝炎;;海上溢油生态系统影响评估与风险防治[A];海峡两岸“海上溢油应急计划暨集装箱运输”学术研讨会论文集[C];2002年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 陈瑜;四艘专业船回收大连海上溢油[N];科技日报;2010年
2 周海斌 夏佳娜;浙江开展海上溢油演练[N];中国船舶报;2010年
3 记者 黄继妍 通讯员 陈庆华;江西海上溢油环保船驰援大连[N];江西日报;2010年
4 记者 石玉平;加强装备建设 提升海上溢油应急能力[N];中国船舶报;2013年
5 本报记者 刘一丁;海上溢油应对机制有待整合加强[N];中国能源报;2013年
6 通讯员 张学好;连云港举行海上溢油应急演练[N];中国水运报;2008年
7 本报记者 郑娜;我启动海洋灾害应急机制[N];人民日报海外版;2010年
8 王小聪;我国正编制重大海上溢油应急处置预案[N];中国水运报;2011年
9 本报记者 王秋蓉;海上溢油应急能力实现巨大飞跃[N];中国海洋报;2009年
10 记者 马书平林红梅 李建;海陆空联动,我举行最大规模海上溢油演习[N];新华每日电讯;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 严志宇;海上溢油风化过程的研究及模拟[D];大连海事大学;2001年
2 兰国新;海上溢油遥感光谱信息挖掘与应用研究[D];大连海事大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘剑;海上溢油物理清污方法的评估、优化及快速决策[D];大连海事大学;2011年
2 李冰绯;海上溢油的行为和归宿数学模型基本理论与建立方法的研究[D];天津大学;2004年
3 牛亚琴;基于遥感图像的海上溢油现象识别研究[D];浙江海洋学院;2012年
4 李飞;海上溢油生态损害的法律规制研究[D];中国海洋大学;2012年
5 冯亮;海上溢油遥感图像处理方法研究[D];大连海事大学;2008年
6 徐洪磊;海上溢油动态数值模拟的研究[D];大连海事大学;2000年
7 梁伟平;我国海上溢油生态损害预防法律制度研究[D];山东师范大学;2010年
8 何莹;海上溢油高光谱监测研究[D];大连海事大学;2011年
9 李琼;海上溢油风化预测系统的研制[D];大连海事大学;2002年
10 龙绍桥;海上溢油行为与归宿数值模拟及其对环境的影响研究[D];中国海洋大学;2006年
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