海面溢油折射率遥感定量探测新方法

作者:王晨 发布日期:2022-04-11 阅读:799

近日,我室与河海大学联合培养的博士研究生王晨在遥感领域顶级期刊Remote Sensing of Environment上发表了题为“Inversion of the refractive index of marine spilled oil using multi-angle sun glitter images acquired by the ASTER sensor”的研究论文,通讯作者为我室张华国研究员。

海上溢油会严重污染和破坏海洋环境,因此对溢油的快速响应和后期评估就变得尤为重要。折射率是海上溢油监测、评估和处理的重要参数。遥感技术已被广泛应用于海洋溢油的检测和分析,但对溢油折射率的定量遥感探测仍处于探索阶段。本研究论证了菲涅耳反射系数的多角度特性,提出了基于背景海面风场与海水折射率共同约束下的多角度海面太阳耀光辐射校正方法,构建了一种利用多角度太阳耀光遥感影像定量反演海面等效折射率(Equivalent refractive index,ERI)的新方法,实现像元尺度的海面等效折射率定量反演。利用Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER)获得高分辨率多角度太阳耀光图像,定量估算了墨西哥湾多次不同类型溢油事故的海面溢油等效折射率(图1),并分析了海水和不同溢油区域的等效折射率概率分布(图2)。通过与已有的实验室测量和遥感反演的溢油折射率数据相比,结果表明,本研究估算出的ERI在合理范围内,且可以获得等效折射率等值线空间分布图(图3)。溢油等效折射率的定量探测方法的突破,对于溢油种类、风化状态和溢油厚度的识别提供了新途径和新思路,对进一步发展光学遥感在溢油探测识别与定量评估等应用方案具有重要意义。

本研究得到了国家自然科学基金项目资助(41876208,41576174)。

引用:Wang, C., Zhang, H., Xu, Q., Cao, W., Wang, J., Li, D., Lou, X., 2022. Inversion of the refractive index of marine spilled oil using multi-angle sun glitter images acquired by the ASTER sensor. Remote Sens. Environ. 275, 113019. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.rse.2022.113019

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图1 前视(左)和后视(右)海面等效折射率估算结果图,对应影像的成像日期分别为2020年5月1日(a)、2010年6月25日(b)、2010年7月4日(c)、2017年4月25日(d和e)和2016年5月8日(f)。

图2 图1(a1)–(f1)中海水和不同溢油区域(黑色方框)的等效折射率概率分布曲线。.png

图2  图1(a1)–(f1)中海水(a)和不同溢油区域(b)(黑色方框)的等效折射率概率分布曲线。


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图3 在准同步观测的MODIS图像上显示估算的溢油等效折射率等值线。



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