水体石油类污染遥感探测机理与信息提取方法PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 遥感技术在水体石油类污染探测与信息提取中的作用 1

1.2 国内外遥感技术探测与提取水体石油类污染信息的研究现状 2

1.3 遥感探测与提取水体石油类污染信息亟待解决的科学问题 5

第2章 海洋水色遥感基本原理 7

2.1 海洋遥感光谱分类和探测的基本物理量 7

2.1.1 海洋遥感光谱分类 7

2.1.2 海洋遥感探测的基本物理量 7

2.2 水色遥感基本概念 8

2.2.1 海洋水体分类 8

2.2.2 海水的光学特性 8

2.3 海洋水色遥感机理分析 14

2.3.1 卫星传感器接收的辐射组成 14

2.3.2 海洋水色要素遥感反演机理 14

2.4 常用海洋水色传感器简介 16

2.4.1 水色传感器的要求 16

2.4.2 国外主要的水色传感器 16

2.4.3 国内主要的水色传感器 18

2.5 陆地卫星及传感器简介 18

2.5.1 陆地卫星用于水色遥感研究的利弊分析 18

2.5.2 国外主要的陆地卫星传感器 19

2.5.3 国内主要的陆地卫星传感器 21

2.6 宽波段非水色传感器应用于水体石油类污染监测的关键技术 23

2.6.1 相对辐射定标 23

2.6.2 半分析模式假设及参数随波段变化问题 23

2.6.3 浑浊水体大气校正算法 24

第3章 遥感探测水体石油类机理分析 26

3.1 石油类物质的组成及其在水体中的存在形式 26

3.1.1 石油类物质的组成 26

3.1.2 石油类物质在水体中的存在形式 26

3.2 水体石油类仪器检测原理与仪器 26

3.2.1 水体石油类仪器检测原理 26

3.2.2 常用的检测仪器适用范围分析 28

3.3 溢油遥感探测方法 29

3.3.1 可见光-近红外多光谱遥感监测海面油膜机理分析 29

3.3.2 热红外遥感监测海面油膜机理分析 29

3.3.3 微波遥感监测海面油膜机理分析 30

3.3.4 激光荧光遥感监测海面油膜机理分析 30

3.4 水中油遥感探测机理 31

3.4.1 水体石油类物质对离水辐射的贡献 31

3.4.2 石油类污染水体的固有光学特性 32

3.4.3 生物-光学模型的拓展 32

第4章 数据采集与处理 33

4.1 实验场地描述 33

4.2 实验仪器与测定方法 33

4.2.1 光谱测量仪 33

4.2.2 分光光度计与吸收系数的测量 35

4.2.3 后向散射测量仪HS-6 38

4.2.4 粒度测量仪LISST100X 41

4.2.5 18角度激光散射测量仪DAWN HELEOS 43

4.2.6 油浓度测定仪器 44

4.2.7 荧光计 45

4.3 辅助数据测定 46

4.4 配比实验方法 47

4.4.1 模拟水体污染过程配比实验 47

4.4.2 模拟水体自净过程配比实验 48

4.4.3 水砂配比和油砂配比实验 48

4.5 遥感数据 48

4.5.1 ENVISAT/MERIS数据 48

4.5.2 HJ-1/CCD 49

4.5.3 Landsat8/OLI 50

4.6 小结 52

第5章 石油类污染水体表观光学特性 53

5.1 油膜波谱特征 53

5.2 遥感反射率数据处理 53

5.3 石油类污染水体段特征分析 54

5.3.1 自然水体波谱特征 54

5.3.2 悬浮物水体波谱特征 55

5.3.3 叶绿素水体波谱特征 55

5.3.4 石油类污染水体 56

5.4 石油类污染水体归一化遥感反射比 67

5.4.1 归一化方法 67

5.4.2 现场光谱数据归一化特征分析 67

5.4.3 Landsat 8/OLI对应光谱数据归一化特征分析 70

5.5 基于ENVISAT/MERIS光谱模拟的水体石油类污染可探测性分析 72

5.5.1 ENVISAT/MERIS光谱数据模拟 73

5.5.2 模拟ENVISAT/MERIS水体石油类污染可探测波段 73

5.5.3 基于ENVISAT/MERIS水体石油类污染对遥感离水辐射的贡献程度 74

5.6 石油类污染水体中红外波段吸收特性的分析 76

5.6.1 中红外波段遥感探测石油类污染水体机理分析 76

5.6.2 数据测量方法 76

5.6.3 石油类污染中红外波段吸收光谱曲线特性分析 77

5.7 小结 80

第6章 水体石油类污染吸收特性分析及参数化 82

6.1 石油类污染水体吸收特性分析 82

6.1.1 水色三要素的吸收特性 82

6.1.2 石油类污染对可溶性有机物CDOM吸收特性的影响 84

6.1.3 石油类污染对色素吸收特性的影响 86

6.1.4 石油类污染的吸收特性波谱曲线 87

6.2 石油类污染的吸收特性参数化模型 88

6.2.1 水色要素吸收特性参数化模型 88

6.2.2 石油类污染的吸收系数参数化 90

6.2.3 CDOM、石油类污染和非色素颗粒物指数函数斜率分析 90

6.3 特征波段吸收系数a oil（440）的遥感反演方法 91

6.3.1 CDOM a g（440）遥感反演算法 91

6.3.2 石油类污染a oil（λ0）反演算法 92

6.4 石油类污染水体吸收系数分离算法 92

6.4.1 ad/g/oil（λ）遥感化提取算法 93

6.4.2 ad（λ）和a g/oil（λ）的分离算法 97

6.4.3 ag（λ0）和光谱斜率Sg的遥感化算法 98

6.4.4 a oil（λ）的计算 99

6.5 小结 99

第7章 水体石油类污染后向散射特性分析及参数化 101

7.1 后向散射系数间接获取方法 101

7.2 含油水体颗粒物的后向散射特性 102

7.2.1 水体后向散射系数与石油类污染及悬浮物相关性 102

7.2.2 含油水体后向散射系数与悬浮物浓度的定量关系 104

7.2.3 水体颗粒物后向散射系数光谱模型 105

7.2.4 含油水体悬浮物对后向散射光谱变化的影响 107

7.3 石油类污染单位后向散射系数参数化 108

7.3.1 石油类污染对后向散射系数的影响 108

7.3.2 石油类污染单位后向散射系数 109

7.4 石油类污染与悬浮颗粒物后向散射系数分离算法 111

7.4.1 实验设计 112

7.4.2 数据处理与参数计算 114

7.4.3 分离算法建立 123

7.5 结论 127

第8章 水体石油类污染浓度遥感反演模式 129

8.1 归一化遥感反射比提取石油类污染浓度模式 129

8.1.1 归一化遥感反射比指数NDPRI 130

8.1.2 石油类污染浓度提取模式的建立 130

8.1.3 模式反演结果精度分析 131

8.2 水体石油类污染生物-光学遥感反演模型 132

8.2.1 转化遥感反射比数据 132

8.2.2 计算固有光学量 133

8.2.3 分离吸收系数 133

8.2.4 水色要素反演 134

8.2.5 反演模型验证 134

8.3 利用CDOM提取石油类污染浓度模型研究 135

8.3.1 石油类污染水体CDOM吸收系数分布特征 136

8.3.2 石油类污染光谱斜率S的确定 137

8.3.3 基于CDOM吸收光谱特性反演水体石油类污染模式 139

8.4 小结 139

第9章 水体石油类污染荧光遥感特征 141

9.1 问题的提出 141

9.2 特征数据的获取方法 141

9.3 CDOM和石油类污染主要荧光成分 142

9.3.1 CDOM主要荧光成分 142

9.3.2 石油类污染主要荧光成分 143

9.4 水体石油类污染荧光特征 143

9.4.1 自然水体CDOM荧光特征 143

9.4.2 石油污水中提取的石油烃荧光特征 146

9.4.3 油与CDOM混合水样荧光图谱 149

9.5 小结 153

参考文献 154