漂浮透明油品的紫外反射光谱特性研究

论文摘要

石油产品的庞大运输量增加了重大污染事故的风险,给生态安全带来了巨大威胁。其泄漏事故往往具有突发性、偶然性以及污染范围大等特点,传统的化学采样检测并不适用于现场的应急监测和定量预警。卫星遥感以及机载成像的发展为事故的检测提供了有效手段,但因为水面漂浮油品颜色特征不明显,多呈透明色, RGB相机下水和水面漂浮油品难以区分,严重影响成像监测效果。尝试从水与油品的光谱反射率特性的差异出发,寻找油品的特征波段,提高图像中水与油的对比度,以实现溢油监测。针对漂浮油品的光谱测量,已有研究选用的实验容器与环境条件与自然水体中的综合光学特征存在明显差异,难以为现场泄漏事故的监测提供相应的数据支持。为模拟实际的泄漏情景,在人工开阔湖面上使用地物光谱仪对汽油和二甲苯两类透明油品及类油化学品进行紫外可见反射光谱特性的测量探究。光谱测量结果显示,样品与水在各波段区间的光谱角余弦值均接近1,但光谱反射率差值在紫外波段明显大于其他波段,说明漂浮汽油与二甲苯这类透明油品与湖水的光谱反射率曲线形状差异基本一致,而幅值差异在紫外波段处最大。为进一步论证光谱特征分析结果,选择365, 436, 546以及700 nm四个紫外-可见波段的滤光片,对样品进行成像分析。成像分析结果显示,汽油与二甲苯两种漂浮透明油品与湖水在紫外波段处的图像总体灰度对比值与纹理特征差距明显高于其他可见光波段。因此,选用紫外波段进行水面漂浮油品的成像监测能有效提高油品与自然水面的成像对比度。该实验在自然光与湖面自然水体的条件下进行,极大程度地模拟了实际的透明油品泄漏污染情景,为透明油品及类油化学品机载遥感监测的波段优选提供了理论与数据支持。

论文目录

• 引 言
• 1 实验部分
•   1.1 材料与仪器
•   1.2 测试与数据采集
•   1.3 光谱曲线比较分析技术
•   1.4 图像比较分析技术
• 2 结果与讨论
•   2.1 光谱曲线分析结果
•   2.2 成像效果的比较与分析
•     2.2.1 灰度均值对比度分析
•     2.2.2 其他纹理统计特征对比分析
• 3 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 黄慧,张德钧,王超,詹舒越,宋宏,王杭州,朱谓宁,陈江,刘材材,徐韧,蒋晓山

关键词: 反射光谱,紫外,成像

来源: 光谱学与光谱分析 2019年08期

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技

专业: 燃料化工,石油天然气工业,无线电电子学

单位: 浙江大学海洋学院,自然资源部东海环境监测中心

基金: 国家重点研发项目(2016YFC1402403),国家自然科学基金项目(31801619,41606071),浙江省自然科学基金项目(LY18F050002),舟山市科技计划项目(2017C82219)资助

分类号: TN23;TE626

页码: 2377-2381

总页数: 5

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