UHD185机载高速成像光谱仪在海上溢油监测中的应用

UHD185机载高速成像光谱仪在海上溢油监测中的应用海上溢油污染是最常见的海洋污染之一，其对海洋污染的程度超过重金属污染、放射性污染等，成为当今全球海洋污染的最严重问题。

高光谱遥感技术作为一种有效监测溢油污染的手段，在国内外的溢油监浏系统中正扮演着越来越重要的角色。

高光谱遥感能够通过目标的光谱特征剔除颜色和外观与油膜相同的假目标，提供更精确和令人信服的分类结果，高光谱遥感突破了光谱分辨率的限制，在获取地表空间图像的同时，获取每个像元近乎连续的窄波段光谱信息，不仅可以有效区分油膜与水，而且可根据不同油种和不同时期的油膜的光谱吸收特征差异推断所泄漏油的种类与时间，从而实现依据地物光谱特征的目标探测与识别。

机载高光谱在海上溢油污染监测领域取得了快速发展，利用海上溢油在可见近红外光谱区域（400-1000nm）的吸收特性，国内外在机载高光谱在溢油监测中取得的成果应用主要集中在以下领域：※区分溢油目标与假目标对象，制作溢油分布图※油膜的探测研究，油膜厚度的定量分析※溢油扩散分析，海水污染与油污残留监测※海上溢油量的半定量分析，评估溢油污染程度※海上烃类异常信息提取，辅助地质资料制备UHD185机载高速成像光谱仪是国内首款全画幅、非扫描、实时成像的机载高光谱成像系统，具有革命性的全画幅高光谱成像技术，是目前高速成像光谱仪的最轻版本，综合了高速相机的易用性及高光谱精度为一体。

UHD185机载高速成像光谱仪可在1/1000秒内得到450-950nm范围内125个通道的数据立方体。

UHD185搭载的小型多旋翼无人机，采用了双飞控系统与自动开伞功能，大大提高了系统的安全性；通过配置多轴增稳云台，可获取质量极高的高光谱立方体数据，从而无需进行后期的IMU校正；通过预设飞行航线可实现全程自动航线飞行，极大提高了多旋翼无人机的可操作性。

UHD185机载高速成像光谱仪自带的Cube Ware光谱数据处理软件可进行光谱批量处理、光谱目标分类等多种功能，并提供开源代码便于用户后期开发与系统集成。

多模式融合下的海洋溢油高光谱成像油种识别方法万剑华;韩仲志;宋欣欣;刘杰【摘要】In order to identity different oil spill by the fluorescence phenomena of oil and its prod-ucts, the hyperspectral images data of six varieties of oil spills samples were collected under two kind of illuminations ( UV and halogen lights) using hyperspectral imaging camera. In the spectral region of 400-720 nm (10 nm spectral bandwidth) , four radiation index were obtained which in-clude radiation index of individual spectral bands and the difference, ratio, and the normalized difference radiation index of consecutive spectral bands. Then, a novel method composed of Fisher and PCA to identify most significant wavelengths was proposed, and a classified model based on REF-SVM and the proposed method was established. By comparison, it is found that the different radiation index, light fusions and model consensus of feather selected method all can improve the ac-curacy of recognition rate. The overall accuracy rate by our method is above 99. 1%, which is obvi-ously higher than traditional methods only use one method. The experiment results show that the multi-pattern fusion can effectively improve the recognition rate of marine oil spill.%为利用不同油种的发光特性来探测海洋溢油，通过高光谱成像仪，在两种照明模式下采集了6种溢油油种的高光谱图像。

大连海事大学硕士学位论文高光谱溢油图像特征提取在油种识别中的应用姓名：杨倩倩申请学位级别：硕士专业：计算机科学与技术（计算机应用技术）指导教师：安居白20100601中文摘要摘要高光谱遥感技术在农业、矿石等领域得到了广泛的应用，而且发展比较迅速。

此技术迅速发展的原因在于其自身的优点：高光谱图像波段多，且图谱合一，分辨率高，数据量丰富，包含整个可见光、近红外、短波红外、热红外波段的多而窄的连续光谱。

高光谱遥感的出现使得本来在宽波段遥感中不可预测或不容易区分的物质，在高光谱遥感中将能被探测或较好的区分。

国内外现有的对溢油检测的研究大都是基于红外、近红外等图像数据的研究，把高光谱图像数据用于溢油检测方面的例子很少，因此此项研究具有重大的研究价值。

由于高光谱图像波段多（最多可达几百个波段），数据量非常大，处理异常复杂，而且有些波段所带的信息量极少或者没有，甚至会给后续处理带来干扰，因此降维便成了高光谱图像处理的一个关键性步骤。

高光谱图像降维有两种方法，一种方法是特征提取，另一种方法是波段选择。

本文着重就高光谱图像特征提取和溢油油种分类识别做了深入分析，研究了基于ＧＡ．ＰＣＡ的特征提取方法和基于ＳＡＭ．ＳＦＦ的油种识别方法，且利用实验室现有的实验设备做了溢油实验，建立了溢油油种波谱库。

基于ＧＡ．ＰＣＡ的特征提取算法将遗传算法引入特征提取过程，并将遗传算法和主成分分析结合共同实现降维过程；基于ＳＡＭ．ＳＦＦ的油种识别方法将光谱角匹配和波谱特征拟合这两种方法相结合，实现了较好的识别效果。

本文利用美国内华达州（Ｎｅｖａｄａ）Ｃｕｐｒｉｔｅ地区的高光谱影像数据和溢油实验所得图像分别对基于ＧＡ．ＰＣＡ的特征提取方法和基于ＳＡＭ．ＳＦＦ的油种识别方法进行了实验验证。

用基于ＧＡ．ＰＣＡ的特征提取方法特征提取后，Ｃｕｐｒｉｔｅ地区的高光谱影像的分类精度可达９６．４７０６％，比用基于ＰＣＡ的特征提取方法的分类精度提高了５．８８２４个百分点。

高精度测绘技术在海上石油勘探中的应用指南引言：海上石油勘探是现代能源产业的重要组成部分，而准确的地理测绘数据对于成功发现石油储量至关重要。

高精度测绘技术的出现和应用为海上石油勘探提供了新的工具和方法，本文将探讨高精度测绘技术在海上石油勘探中的应用指南。

1. 高精度测绘技术简介高精度测绘技术是一种使用先进的测量设备和方法，来获取地表或地下的准确地理信息的技术。

其中包括卫星定位系统、大地测量、激光扫描和测绘成像等技术。

在海上石油勘探中，高精度测绘技术能够提供高精度的地理坐标、地表特征以及地下地形的三维化图像。

2. 海上石油勘探中的挑战海上石油勘探相较陆地勘探更加困难。

海洋环境的复杂性和艰辛的作业条件使得海上勘探需要更高的技术要求和更精确的测绘数据。

同时，海上油田的储量散布较广，寻找目标更为复杂。

因此，应用高精度测绘技术成为了必然选择。

3. 海上石油勘探中的高精度测绘技术应用3.1 卫星定位系统卫星定位系统是一种利用卫星信号与地面接收器进行通信，通过对接收到的信号进行处理从而确定位置信息的技术。

在海上石油勘探中，卫星定位系统广泛应用于海上平台的定位、测量及其它勘探工作。

其优势在于覆盖范围广，定位精度高，并能够满足复杂海洋环境的需求。

3.2 激光扫描技术激光扫描技术是一种利用激光器发射激光束，借助目标物体对激光的反射或漫反射而进行测距和形状分析的技术。

在海上石油勘探中，激光扫描技术可以通过测量平台周围的物体距离、形状和空间位置，为勘探人员提供准确的地理信息，并帮助确定勘探区域的特征，进行油田规划和工程设计。

3.3 测绘成像技术测绘成像技术是一种将勘探区域的实地图像转化为数字或电子化形式的技术。

在海上石油勘探中，测绘成像技术可以通过使用雷达、声纳等设备进行地形勘测，获取海底地貌、障碍物、沉积物等信息。

这些数据对于油田勘探、管线敷设以及海上安全作业至关重要。

结论：高精度测绘技术为海上石油勘探提供了强有力的支持。

搭载于AUV的海底石油管道溢油检测装置随着石油资源的日益稀缺，石油开采的深度和范围也越来越广，这使得海底石油管道的建设和使用成为了不可避免的选择。

然而，由于海洋环境的恶劣和管道运行期间的自然灾害及人为失误等原因，管道泄漏油污事故却频频发生。

为了避免这些事故的发生，减少环境污染和经济损失，我们开发了一款搭载于自主水下车（AUV）上的海底石油管道溢油检测装置。

该装置主要由红外线热成像仪、声纳和气象检测仪等多个检测设备组成。

当海底石油管道发生泄漏事故时，该装置能够及时发现并且迅速反应，从而最大程度地减少经济损失和环境污染。

首先，红外线热成像仪可以快速探测泄漏点周围区域的温度变化并生成热成像图。

通过热成像图，检测员可以了解泄漏点的位置和漏油情况，并且可以对泄漏点进行定量分析，以提供准确的监测数据。

同时，该装置还拥有较高精度的声纳系统，能够探测海底水下环境的声波信息，通过声波识别管道周围水域中的油污状况，同时检测水体流速和流向，为溢油事故应急处理提供重要的数据支持。

此外，气象检测仪能够记录下降雨量、湿度、风向、风速等气象数据，从而分析产生管道泄漏的风险因素，提前预警并且及时处置水域中的环境污染。

搭载于AUV上的海底石油管道溢油检测装置，可以自主地巡查管道周边，发现漏油情况，对环境污染进行实时监测，为紧急救援提供数据分析的准确性。

同时，除了在港口等容易造成人工干扰的水域侦测为潜在的管道漏油作为预警，该装置也可以被部署在管道固定点进行泄漏监测和数据搜集，为防范多种可能造成的事故提供科学依据，防止国家、企业和公众生命财产受到损失。

总的来说，搭载于AUV上的海底石油管道溢油检测装置，为工业围海地区的水质环保和海洋测量领域的研究提供了一种崭新的科技应用方法。

它通过依靠先进的技术设备，实现对管道及其周边区域的高光谱、多角度、多波段等方向的全方位、多角度、多光谱的高精度监测、有效避免工业溢油等事件发生，保障了海洋和海洋生物的生态环境和国家的生态安全。

高光谱溢油图像特征提取在油种识别中的应用的开题报告一、研究背景及意义随着生产和使用石油的不断增多，石油泄漏污染的问题也越来越严重，如何快速、准确地识别溢油种类，对于遏制污染、加强管理具有重要意义。

高光谱影像技术具有多光谱成像、大数据信息量、高精度等特点，已经被广泛应用于农业、环境监测等领域。

本研究旨在通过对高光谱溢油图像的特征提取及分析，实现油种识别的自动化。

二、国内外研究现状高光谱图像油种识别研究已经得到了广泛关注。

国外学者利用光谱和图像处理技术，建立了针对不同油种的光谱库和图像库，实现了高光谱影像油种识别。

国内学者也在此方向上积极探索。

如何利用高光谱图像的特征提取方法，实现油种的识别与分类，是当前热点问题之一。

三、研究内容及方法本研究将采用高光谱图像的特征提取与分析方法，基于机器学习算法，采用支持向量机（SVM）、人工神经网络（ANN）等模型，对溢油图像进行分类和识别。

具体方法如下：1. 数据采集：选择不同溢油物种并进行标注，使用高光谱成像设备对其进行拍照、采集数据。

2. 特征提取：使用图像处理算法，提取高光谱数据中的特征信息，包括色调、饱和度、亮度等，获取可用于分析分类的数据特征。

3. 建立模型：使用SVM、ANN等模型，对数据特征进行训练和模型建立。

4. 模型验证：使用测试数据、交叉验证等方法，对模型进行验证和精度评估。

四、预期成果及意义本研究预期通过对高光谱溢油图像的特征提取及分析，构建出适用于不同溢油物种的自动化分类模型，提供一种快速准确地识别油种的方法。

该研究对于石油溢油污染等领域具有重要意义，可为国家治理油污问题提供技术支持和指导。

高光谱溢油图像波段选择在油膜厚度估算中的应用的开题
报告
1. 研究背景：
溢油事件是现代海洋环境中的严重问题。

一旦发生溢油事件，很难立即控制或清理，对人类和生态系统造成的破坏也是极大的。

因此，在早期发现和有效处置油污染
是非常重要的。

高光谱遥感技术是一种快速识别地表污染物的有效手段。

因此，对于
高光谱溢油图像波段的选择在油膜厚度估算中的应用进行研究是很有必要的。

2. 研究目的和内容
本次研究的目的是探讨在高光谱溢油图像中选取有效的波段进行油膜厚度的估算。

本研究的主要内容包括以下三个部分：
（1）高光谱遥感技术的基本原理和应用
本部分主要介绍高光谱遥感的工作原理，以及在油膜监测中的应用现状。

介绍高光谱溢油图像波段选择的背景、意义和研究进展，为后续的实验研究提供基础知识。

（2）高光谱溢油图像波段选择实验
本部分将基于现有的高光谱溢油图像数据，根据不同波段的反射率特性和油膜的光谱特征，通过比较和分析选取有效的波段进行油膜厚度的估算。

选择的波段将在实
验中进行验证和评估，确定最佳的波段选择方案。

（3）实验结果分析和讨论
本部分将对实验结果进行分析和讨论，计算和比较不同波段选择方案的精度和效率。

同时分析分析实验结果的优缺点，并提出进一步的改进和研究方向。

3. 预期研究结果
通过本研究，可以掌握高光谱遥感技术在溢油监测中的应用，以及有效的波段选择方案，实现对海洋中油污染膜的准确识别和监测，为相关领域的应用提供技术支持
和决策参考。

海上油气勘探开发中的溢油遥感监测技术——以渤海湾海域为例于五一;李进;邵芸;齐小平;刘扬【期刊名称】《石油勘探与开发》【年(卷),期】2007(034)003【摘要】海上溢油事故直接影响海洋环境和国际关系.卫星遥感监测技术具有大范围、多时相、快速、准确等特点,已经成为发达国家重要的海上溢油监测手段之一.以2006年3月渤海湾海域溢油事故为例,利用欧洲空间局的环境卫星(Envisat)合成孔径雷达系统(ASAR)图像数据,圈定了污染油膜;根据其影像特征和分布运移状态将污染油膜分为4期;根据油膜的后向散射特性差异,判断油膜的源头和尾部,1至4期油膜具有共同的指向,据此确定了污染源的位置,准确地计算了2006年3月23日海面油膜的污染面积(约为400km2).此项工作表明,尽快建立海域环境监测和溢油应急遥感地理信息系统,是中国石油海上勘探的一项重要的技术保障手段.图4表2参12【总页数】6页(P378-383)【作者】于五一;李进;邵芸;齐小平;刘扬【作者单位】中国石油勘探开发研究院测井遥感所;中国科学院遥感应用研究所;中国科学院遥感应用研究所;中国石油勘探开发研究院测井遥感所;中国石油勘探开发研究院测井遥感所【正文语种】中文【中图分类】TE627;TE991.5【相关文献】1.海洋石油勘探开发污染损害赔偿法律问题研究——以康菲渤海湾溢油为例 [J], 赵丽;马英杰2.遥感技术对油气田开发中海冰影响的监测——以南堡海域为例 [J], 周红英;于五一;张一民;王文辉3.高分遥感影像在海域使用监测中的应用可行性分析——以连云港市为例 [J], 张彦彦;赵新生;许海蓬;马毅4.曲流河储层精细等效表征新方法及在开发中的应用——以渤海湾盆地C油田为例 [J], 郭敬民;马佳国;孙恩慧;刘博伟;张小龙5.基于AISA＋机载高光谱的海上石油开发溢油监测研究--以珠江口海域为例 [J], 陈蕾;邓孺孺;谢健因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

面向航空遥感的海面溢油监测方法作者：刘东东侯云海荆云波来源：《科技与创新》2016年第19期摘要：海面溢油的种类识别是当前备受关注的课题，其主要任务为监测是否有石油类污染物溢出，监测数据对溢油灾害的防治有着深远的意义。

围绕海面溢油监测，综述了目前主流机载海面溢油监测方法，包括激光荧光法、高光谱技术、微波辐射遥感、红外/紫外吸收光谱法，并在此基础上展望了海面溢油监测未来的发展趋势。

关键词：航空遥感；海面溢油；监测方法；激光荧光法中图分类号：X55；X87 文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2016.19.082海面溢油是海洋众多污染物质之中最为常见的一种，影响也最为巨大。

溢油漂浮在海面上，大大影响了海水中浮游植物的光合作用，降低了海洋的生产能力。

航空遥感在海面溢油监测方面具有灵活机动、时效性强等优点，尤其对于油膜在海风作用下随机扩散的情况，可及时发现溢油事故。

1 典型监测方法1.1 激光荧光法石油类污染物分子在吸收了诸如紫外波段电磁辐射后，会发生紫外光激发荧光现象。

不同类别油类分子多环芳香烃有所差异，会导致激发荧光所需的电磁波波段、激发出的荧光信号皆不相同。

激光荧光方法精度高、监测周期短，是仅有的2种可以区分海面浮游植物和油膜的方法之一。

现有激光荧光法检测油污主要以紫外波段为主，辅助以可见光波段。

为了实现监测数据与光谱数据库数据的分析对比，需对原始的光谱数据作定标处理。

常用的油膜荧光光谱分类方法有智能分析法和比值法、BP神经网络法。

在紫外光作用下，油膜的存在对拉曼散射的影响可反演出薄油膜的厚度。

实验条件下可测得厚度为0.05～5 μm的薄油膜。

油膜扩散的不确定性对油膜厚度测量的影响研究较少，受传感器参数、激光光源差异等因素影响，厚度测量实际普遍适用性有待改进。

1.2 高光谱技术与传统的遥感技术相比，高光谱技术具有高准确率、快速性等特点。

通过高光谱技术获得的油膜光谱数据辨别率可达到纳米级别，涉及紫外、可见光、近红外、红外多个波段。