MOSDIS時間序列溢油檢測算法.pdf

1、當前,石油泄漏事故已成為海洋環(huán)境污染的最主要原因之一,極其嚴重地危害海洋生態(tài)環(huán)境。隨著世界經(jīng)濟交流日益頻繁,海上運輸工具數(shù)量急劇地增加,海洋環(huán)境也開始受到各種人類活動帶來的日益嚴重的破壞。隨著空間信息技術的高速發(fā)展,利用衛(wèi)星遙感獲取海洋表面信息的數(shù)據(jù)量也高速增長,并具有較高空間和時間分辨率,精度大大地滿足了當前海洋溢油監(jiān)測的需求,衛(wèi)星遙感可以進行大區(qū)域海洋溢油檢測,彌補了航空遙感檢測的不足,因此,溢油監(jiān)測領域呈現(xiàn)以衛(wèi)星遙感為主,結合航空

2、遙感為輔的主要監(jiān)測趨勢。
　　 利用衛(wèi)星遙感海洋溢油識別方法主要有直接判定法、對比分析法、邏輯推理法等。然而這些方法都需要基于經(jīng)驗豐富的專家知識,已知溢油事故發(fā)生信息,都是基于空間要素來識別溢油信息。當今海上溢油事故爆發(fā)頻繁,實時海監(jiān)飛機不可能捕獲到每一次溢油發(fā)生時間油事故,特別是在惡劣天氣情況下飛機不能飛行時。本文就基于上述溢油監(jiān)測識別方法的研究背景,以溢油高發(fā)海域渤海曹妃甸港作為實驗區(qū),利用MODIS L1B遙感影像數(shù)據(jù)組成

3、具有一定長度的時間序列,利用溢油區(qū)油膜覆蓋海面在近紅外波,即MODIS2波段,與潔凈海域反射率存在差值最大的特征,利用這一反射率異常特征,采用統(tǒng)計學高斯分布原理,均值和標準差的組合作為閾值分割出溢油影信息的分布,在未知的前提下,對溢油事故進行快速的時間和空間上的定位。通過將該方法應用于多次溢油事故,獲得最佳分割臨界閾值為μ-1.75σ。并在此結果的基礎上輕度溢油事故或者薄油膜覆蓋區(qū)域出現(xiàn)的細微異常部分利用小波分析獨特的在信號高頻或者低頻

4、處細化放大的作用,擴大油水放射率的差值,充分的識別輕度油膜覆蓋區(qū),從而進一步提取出更加準確和完善的提取出溢油分布空間信息。并且根據(jù)溢油信息在不同實相上的分布分析溢油區(qū)域的動態(tài)演變過程。將兩種方法提取結果同雷達影像溢油識別信息相比較,結果高度吻合,說明本方法的有效性。通過本文的實驗論述得出這樣結論:(1)利用高斯分布閾值分割方法提取溢油信息,在最佳閾值取值為μ-1.75σ,能夠快速高效定位溢油發(fā)生的時間以及溢油區(qū)域。提取結果同ENVISA

5、T雷達影像識別信息高度一致。利用MODIS高時間分辨率,免費的優(yōu)勢,降低了溢油檢測的成本；(2)小波分析對時間序列遙感影像數(shù)據(jù)信號可以在低頻(低反射率)或者高頻(高反射率)進行細化,從而擴大了原數(shù)據(jù)的差異,更加容易識別異常信息,如檢測輕度溢油,或者薄油膜覆蓋污染區(qū)域。二者結合使用將使溢油信息提取更加完善,并且提高了溢油檢測手段的智能化應用。
　　 本論文的創(chuàng)新之處在于對溢油信息提取方法提出從時間序列上對溢油事故進行快速智能化的定