基于光谱与纹理特征融合的滩涂信息提取方法

滩涂在光学遥感影像中具有光谱信息综合的特点,单纯基于光谱特征的滩涂信息提取方法精度不高.本文在海岸带地物分类过程中,引入了纹理特征分析,发展了一种基于光谱和纹理特征融合的滩涂信息提取方法.该方法首先利用神经网络分别实现基于像元光谱特征和基于图像纹理特征的海岸带地物分类;在两种分类结果的基础上,建立融合模型,完成决策级的信息融合,从而得到最终的滩涂信息提取结果.试验结果表明,在海岸带地物分类过程中引入纹理特征分析是有效的,决策级的光谱与纹理信息融合可以使滩涂信息提取的精度达到92.3%.另外,神经网络方法用于海岸带地物分类亦是可行的.     

OBIA与RF结合的龙口市土地利用信息提取方法

为提高中分辨率遥感影像解译精度,本文提出面向对象影像分析（Object Based Image Analysis,OBIA）与随机森林（Random Forest,RF）结合的土地利用信息提取方法。采用Landsat 8 OLI影像,针对不同地物特点,阈值分割和多尺度分割结合创建影像对象,规则集和分类器协同分类,基于Relief F算法分别对光谱特征、纹理特征及所有特征降维筛选特征子集,并与全部特征一起应用RF建模,对龙口市进行土地利用信息提取与比较。结果表明：OBIA与RF结合提取土地利用信息,基于Relief F算法筛选纹理特征,保留完整光谱、几何、空间关系特征构建RF模型,建模错分率为0.0958,分类总体精度和Kappa系数分别为89.37%和0.872,取得较理想结果。该方法可应用于中分辨率遥感影像土地利用信息提取。     

近岸水上油膜高光谱遥感特征分析

基于便携式地物波谱仪与岸基光谱成像仪数据,模拟获取了近岸海上油膜的反射率光谱数据与高光谱影像数据。通过对反射率数据及其一阶导数等的分析,提出了油膜区别于海水的光谱特征,利用基于端元波谱提取的光谱角度填充(SAM,spectral angle mapping)分类方法对高光谱影像数据进行了油膜提取。结果表明,海水、薄油膜、厚油膜在可见光-近红外范围内反射特征差异较大,在1000~2500 nm的近红外波段仅有厚油膜区分度较高。     

基于星载SAR影像的海面溢油业务化监测系统

为提高溢油业务化监测精度和效率,基于海面油膜成像机理和检测难点,设计了海洋溢油业务化监测流程。研发了溢油SAR卫星遥感业务化监测系统,系统集成了SAR图像处理算法和暗区特征打分法,实现了SAR影像处理、溢油信息提取和溢油监测报告制作等功能。系统已应用到业务化监测中,可为溢油应急处置提供决策支持。     

河道溢油事故环境风险评价中若干关键问题探讨

河道溢油事故已成为内河道突发性水环境污染的主要问题之一,尤其水源地突发性污染事件日益增多,对社会、经济和河道生态环境造成严重的不良影响。新建的水上项目必须通过溢油风险评价来分析项目建设投产后对周边的环境影响,目前溢油风险评价尚无统一的方法,且风险分析不够深入。本文基于国内外经典的油膜动力学模型及统计学等理论,明确溢油事故环境风险评价中事故源强、事故概率、溢油油膜影响范围、风险应急时间以及水厂吸水口关闭时间等几个关键问题的分析方法,以期进一步提高河道溢油事故的环境风险评价水平。     

感潮河网溢油归宿的数值模拟研究

基于拉格朗日油粒子模型、溢油风化模型以及三维水动力、泥沙和吸附质模型构建了溢油双层数学模型.模型不仅能够模拟油膜的运动轨迹、岸边吸附与冲刷、油品性质变化过程,而且通过耦合泥沙吸附及沉积动力学过程,能够更加客观地模拟溢油从水体向底泥环境的迁移过程,更全面地反映溢油在环境中的归宿.此外,本文以假设溢油事故为背景,模拟和分析了洪、枯季节条件下珠江广州段溢油事故对河网陆地边界、河网水质及底泥环境的影响.     

基于可分离性指数的溢油图像定量分析

鉴于许多溢油监测技术都缺少量化指标,为了评价溢油监测方法,提出一种基于数学统计模型的评价指数——可分离性指数SI,通过对TM影像的处理,验证了利用油膜光谱曲线确定溢油监测通道的可行性,评价了几种图像增强的方法,得出高斯拉伸与直方图均衡化增强处理较佳,并经过反复试验建立数学描述性评价指标。结果证明该指数能够有效评价溢油监测方法。     

海面溢油扩展,离散和迁移的组合模型

本文提出的海面溢油扩展、离散和迁移的组合模型是在溢油扩展、离散和海流、风力作用下建立的不平静海面油膜组合运动模型,同时考虑了油膜挥发和溶解损失以及油膜边缘的消失过程。利用欧拉-啦格朗日方法跟踪油膜若干边缘点的运动变化,从而预报整个油膜的行为轨迹。该模型可直接用于事故溢油预报,为溢油的围收治理提供依据,特别适用于与流场和风场数值计算模型配套,用来进行水域溢油污染风险区划研究。     

水上事故溢油漂移轨迹预测模型研究与应用

近年来,国内外海上溢油事故频发,不仅造成巨额的经济损失,同时也对海洋及近岸海域生态系统造成了巨大危害,构建科学、可靠的海洋溢油模型对于溢油事故的处置应对、预警预报都具有十分重要的科学和现实意义。基于EFDC（Environmental Fluid Dynamic Code）、＂油粒子＂溢油轨迹和风化模型,构建了海上事故溢油漂移轨迹预测模型。通过对实际溢油事故的模拟对比证明,相对于基于对流扩散方程的传统溢油模型,＂油粒子＂算法更直观,模拟的油膜轨迹、形态更贴近实际过程。     

海域移动源溢油污染事件寻源搜索方法研究

本文建立了基于水动力学模型潮流场模拟、风场数据及其求逆耦合的海域溢油污染事件寻源搜索数学模型。以海域水动力学模型模拟溢油油膜发现时刻前该海域的潮流场,并建立潮流场数据库;收集并建立溢油油膜发现时刻前该海域风场数据库;建立风、流场逆向耦合的溢油寻源搜索数学模型,并通过与研究海域电子海图的幕景叠置,反向递推搜索海域溢油污染事件源。以广西防城港海域溢油污染事件为例,验证方法的有效性:文中建立的溢油寻源搜索方法数学模型,以水动力学模型数值模拟、风场数据及其求逆耦合为基础,保证了方法的可靠性;同时采用保持原油膜包络范围的方式又为海域溢油污染事件进一步的精确定位提供合理的搜索空间。     

航海雷达溢油监测技术研究

航海雷达可以克服夜间或者恶劣天气,全天时探测海上溢油目标,在海上溢油监测领域中具有广阔的应用前景。以大连"7.16"事件中监测到的雷达溢油图像为数据基础,基于航海雷达溢油监测原理,提出了采用卷积、Otsu和均值滤波算法,进行雷达图像降噪处理;利用图像整体均值运算,确定溢油监测的有效范围;采用阈值二值化与面积判别的方法,锁定油膜位置。相对专家解译和C-V水平集方法,本文所述的方法能够自动识别油膜信息,且具有较高的运行效率。     

基于非负矩阵分解和支持向量机的墨西哥湾溢油HJ-1星遥感图像分类

为提高国产自主卫星在海洋溢油监测中的精度,提出一种基于非负矩阵分解和支持向量机的环境减灾星(HJ-1)海洋溢油遥感图像分类算法。针对HJ-1星遥感图像,首先利用非负矩阵分解算法进行图像特征提取,相对图像光谱和纹理等图像基本特征,构造具有针对性的溢油图像局部化非负特征,更符合遥感图像特征所对应的物理意义。进而在新特征的基础上,采用支持向量机实现遥感图像分类,解决小样本训练问题。通过墨西哥湾溢油遥感图像仿真实验比较,证明该方法在HJ-1星溢油图像分类中的有效性。     

航海雷达溢油信息采集分析模型

首先阐述了航海雷达海杂波图像溢油提取分析的工作原理和国内外研究现状,基于SPx、OpenCV、Matlab等软件技术和HPx航海雷达信号采集卡,提出溢油数据采集分析工作流程和软硬件架构体系,实现航海雷达溢油信息采集分析模型,并结合大连716溢油事件的实际案例进行验证。该模型在保证航海雷达原有导航避碰功能的基础上,进行原始信号转换,同步实现海上溢油监测,为海上溢油监测预警、溢油轨迹回推、溢油应急处置等工作提供数据基础。     

海上溢油扩散图像处理的非线性方法研究

针对海上溢油应急处理问题,本文主要对溢油的初级行为--扩散进行探讨.提出了采用溢油扩散图像来预测溢油扩散未来发展趋势的3步非线性处理过程,即图像边缘检测、面积计算和面积预测,对这一过程中应采用的方法进行了分析与比较.并以奥里油在静止海水中扩散为范例,在MATLAB环境下,利用非线性方法对扩散图像进行边缘监测,通过对梯度算子阀值的调整来计算完整的油膜覆盖面积,并将其计算结果进行BP神经网络预测.结果表明:采用Roberts边缘算子可以得到很好的边缘检测结果,采用BP神经网络获得的面积预测结果与实验结果吻合程度较好.     

基于模糊综合评价方法的海上溢油应急能力评估技术研究

科学准确的溢油应急评估是合理配置应急资源、迅速提高应急能力、有效降低溢油对海洋生态环境损害的重要途径。本研究综合考虑海上溢油的影响因素和相关法律法规,筛选出海上溢油应急能力的指标体系,通过多层复合运算,确定了适合海上溢油应急处置能力的评价等级,构建了一种基于模糊综合评价的海上溢油应急能力评估方法,并在我国渤海海域和渤海油田验证了该技术的有效性和适用性。该研究成果可为提升我国海上溢油应急能力和应急管理体系建设提供科学依据。     

高光谱遥感技术在水上溢油监测中的研究进展

遥感技术凭借其大范围、周期性等特点已成为水上溢油监测的主要手段之一。高光谱遥感技术的出现为准确提取水上溢油的细节信息、更好地指导溢油清污工作提供了技术保障。随着微电子技术、探测器技术及计算机技术等相关领域的发展,地物高光谱测量、机载高光谱和星载高光谱领域都涌现出很多优秀传感器和先进技术,并成功应用于水上溢油的监测中,取得了良好的效果。简要介绍了国内外高光谱遥感技术在地物光谱测量、机载成像光谱仪和星载成像光谱仪的研究现状,论述了近些年来高光谱遥感技术在水上溢油监测中的研究成果,并对未来高光谱遥感溢油监测研究的趋势进行了展望,为研究者提供参考。     

Oil spill model development and application for emergency response system

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＯｉｌｉｓａｋｉｎｄｏｆｎｅｃｅｓｓａｒｙｅｎｅｒｇｙａｎｄｒｅｓｏｕｒｃｅｉｎｐｒｅｓｅｎｔｈｕｍａｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｄａｉｌｙｌｉｆｅ.Ｂｕｔａｓｓｏｏｎａｓｏｉｌｓｐｉｌｌｉｎｇａｔｔｈｅｓｅａ,ｉｔｗｉｌｌｂｅｃｏｍｅａｄｉｓａｓｔｅｒｓｏｕｒｃｅｐｏｌｌｕｔｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄｄｅｓｔｒｏｙｉｎｇｅｃｏｌｏｇｙ.Ｒｅｌａｔｅｄｔｏｍａｎｙｏｉｌｓｐｉｌｌｆａｔｅｐｒｏｃｅｓｓｅｓ,ｏｉｌｓｐｉｌｌｍｏｄｅｌｉｓａｋｉｎｄｏｆｃｏｍｐｒｅｈｅｎ…     

气相色谱质谱联用技术在海面溢油事故鉴别中的应用——案例分析

通过对中国近海海域一个具体海面溢油事例的研究,提出了通过气相色谱及气质联用技术进行海面溢油鉴别的方法。采用GC-FID对油样中的正构烷烃的主要组分进行定性分析,利用GC-MS对油中难降解的生物标记化合物：霍烷及其他五环三萜类化合物、规则甾烷及重排甾烷类化合物、三芳甾类化合物、多环芳烃进行分析,计算相应的比值并采用“t-分布”方法进行溢油样品和可疑溢油源样的相关分析。结果如下：（1）从GC-FID色谱图可以看出,YY2679与KY0631、KY0632的色谱图极其相似,与其余四个可疑油源的色谱图差异较大。六个可疑油源的R值在0.04～1.95之间,只有KY0631和KY0632的R值小于0.1,KY0633～KY0636与YY2679的差异不是由风化引起的,可以排除,由此可以推断出YY2679溢油样品可能来源于KY0631或KY0632两个可疑溢油源。（2）采用21个生物标志物指标进行相关性判别,KY0631可疑溢油源在比值点的区间范围为95%和98%时,有多个点x或y误差棒均未跨过直线y=x。KY0632可疑溢油源在比值点的区间范围为95%时,各点的x或y误差棒均跨过直线y=x,由此推断YY2679溢油样品和可疑油源KY0632是同一油源。     

船舶溢油事故等级评估方法比较

船舶溢油事故等级评估是船舶溢油应急计划研究的重要内容,它受到溢油量、事故发生位置等多种因素的影响,是复杂的多属性分类问题.利用熵值法、关联度法和BP神经网络法3种目前常用的事故等级评估方法,对上海港1984─2003年发生的12起船舶溢油事故进行了危害等级判定,以期探索溢油事故等级合理量化评估技术方法.对比了3种方法在结果一致性、误差精度上的优劣性及实际适用性.结果表明:BP神经网络和关联度法适用性较好,熵值法必须结合专家打分才能得到较好的判定结果;同时BP神经网络法的评估结果一致性比率较高,误差率较低,但存在建模成本高和对噪声较敏感的缺点.