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第1章 绪论1

1.1 遥感技术在水体石油类污染探测与信息提取中的作用1

1.2 国内外遥感技术探测与提取水体石油类污染信息的研究现状2

1.3 遥感探测与提取水体石油类污染信息亟待解决的科学问题5

第2章 海洋水色遥感基本原理7

2.1 海洋遥感光谱分类和探测的基本物理量7

2.1.1 海洋遥感光谱分类7

2.1.2 海洋遥感探测的基本物理量7

2.2 水色遥感基本概念8

2.2.1 海洋水体分类8

2.2.2 海水的光学特性8

2.3 海洋水色遥感机理分析14

2.3.1 卫星传感器接收的辐射组成14

2.3.2 海洋水色要素遥感反演机理14

2.4 常用海洋水色传感器简介16

2.4.1 水色传感器的要求16

2.4.2 国外主要的水色传感器16

2.4.3 国内主要的水色传感器18

2.5 陆地卫星及传感器简介18

2.5.1 陆地卫星用于水色遥感研究的利弊分析18

2.5.2 国外主要的陆地卫星传感器19

2.5.3 国内主要的陆地卫星传感器21

2.6 宽波段非水色传感器应用于水体石油类污染监测的关键技术23

2.6.1 相对辐射定标23

2.6.2 半分析模式假设及参数随波段变化问题23

2.6.3 浑浊水体大气校正算法24

第3章 遥感探测水体石油类机理分析26

3.1 石油类物质的组成及其在水体中的存在形式26

3.1.1 石油类物质的组成26

3.1.2 石油类物质在水体中的存在形式26

3.2 水体石油类仪器检测原理与仪器26

3.2.1 水体石油类仪器检测原理26

3.2.2 常用的检测仪器适用范围分析28

3.3 溢油遥感探测方法29

3.3.1 可见光-近红外多光谱遥感监测海面油膜机理分析29

3.3.2 热红外遥感监测海面油膜机理分析29

3.3.3 微波遥感监测海面油膜机理分析30

3.3.4 激光荧光遥感监测海面油膜机理分析30

3.4 水中油遥感探测机理31

3.4.1 水体石油类物质对离水辐射的贡献31

3.4.2 石油类污染水体的固有光学特性32

3.4.3 生物-光学模型的拓展32

第4章 数据采集与处理33

4.1 实验场地描述33

4.2 实验仪器与测定方法33

4.2.1 光谱测量仪33

4.2.2 分光光度计与吸收系数的测量35

4.2.3 后向散射测量仪HS-638

4.2.4 粒度测量仪LISST100X41

4.2.5 18角度激光散射测量仪DAWN HELEOS43

4.2.6 油浓度测定仪器44

4.2.7 荧光计45

4.3 辅助数据测定46

4.4 配比实验方法47

4.4.1 模拟水体污染过程配比实验47

4.4.2 模拟水体自净过程配比实验48

4.4.3 水砂配比和油砂配比实验48

4.5 遥感数据48

4.5.1 ENVISAT/MERIS数据48

4.5.2 HJ-1/CCD49

4.5.3 Landsat8/OLI50

4.6 小结52

第5章 石油类污染水体表观光学特性53

5.1 油膜波谱特征53

5.2 遥感反射率数据处理53

5.3 石油类污染水体段特征分析54

5.3.1 自然水体波谱特征54

5.3.2 悬浮物水体波谱特征55

5.3.3 叶绿素水体波谱特征55

5.3.4 石油类污染水体56

5.4 石油类污染水体归一化遥感反射比67

5.4.1 归一化方法67

5.4.2 现场光谱数据归一化特征分析67

5.4.3 Landsat 8/OLI对应光谱数据归一化特征分析70

5.5 基于ENVISAT/MERIS光谱模拟的水体石油类污染可探测性分析72

5.5.1 ENVISAT/MERIS光谱数据模拟73

5.5.2 模拟ENVISAT/MERIS水体石油类污染可探测波段73

5.5.3 基于ENVISAT/MERIS水体石油类污染对遥感离水辐射的贡献程度74

5.6 石油类污染水体中红外波段吸收特性的分析76

5.6.1 中红外波段遥感探测石油类污染水体机理分析76

5.6.2 数据测量方法76

5.6.3 石油类污染中红外波段吸收光谱曲线特性分析77

5.7 小结80

第6章 水体石油类污染吸收特性分析及参数化82

6.1 石油类污染水体吸收特性分析82

6.1.1 水色三要素的吸收特性82

6.1.2 石油类污染对可溶性有机物CDOM吸收特性的影响84

6.1.3 石油类污染对色素吸收特性的影响86

6.1.4 石油类污染的吸收特性波谱曲线87

6.2 石油类污染的吸收特性参数化模型88

6.2.1 水色要素吸收特性参数化模型88

6.2.2 石油类污染的吸收系数参数化90

6.2.3 CDOM、石油类污染和非色素颗粒物指数函数斜率分析90

6.3 特征波段吸收系数a oil（440）的遥感反演方法91

6.3.1 CDOM a g（440）遥感反演算法91

6.3.2 石油类污染a oil（λ0）反演算法92

6.4 石油类污染水体吸收系数分离算法92

6.4.1 ad/g/oil（λ）遥感化提取算法93

6.4.2 ad（λ）和a g/oil（λ）的分离算法97

6.4.3 ag（λ0）和光谱斜率Sg的遥感化算法98

6.4.4 a oil（λ）的计算99

6.5 小结99

第7章 水体石油类污染后向散射特性分析及参数化101

7.1 后向散射系数间接获取方法101

7.2 含油水体颗粒物的后向散射特性102

7.2.1 水体后向散射系数与石油类污染及悬浮物相关性102

7.2.2 含油水体后向散射系数与悬浮物浓度的定量关系104

7.2.3 水体颗粒物后向散射系数光谱模型105

7.2.4 含油水体悬浮物对后向散射光谱变化的影响107

7.3 石油类污染单位后向散射系数参数化108

7.3.1 石油类污染对后向散射系数的影响108

7.3.2 石油类污染单位后向散射系数109

7.4 石油类污染与悬浮颗粒物后向散射系数分离算法111

7.4.1 实验设计112

7.4.2 数据处理与参数计算114

7.4.3 分离算法建立123

7.5 结论127

第8章 水体石油类污染浓度遥感反演模式129

8.1 归一化遥感反射比提取石油类污染浓度模式129

8.1.1 归一化遥感反射比指数NDPRI130

8.1.2 石油类污染浓度提取模式的建立130

8.1.3 模式反演结果精度分析131

8.2 水体石油类污染生物-光学遥感反演模型132

8.2.1 转化遥感反射比数据132

8.2.2 计算固有光学量133

8.2.3 分离吸收系数133

8.2.4 水色要素反演134

8.2.5 反演模型验证134

8.3 利用CDOM提取石油类污染浓度模型研究135

8.3.1 石油类污染水体CDOM吸收系数分布特征136

8.3.2 石油类污染光谱斜率S的确定137

8.3.3 基于CDOM吸收光谱特性反演水体石油类污染模式139

8.4 小结139

第9章 水体石油类污染荧光遥感特征141

9.1 问题的提出141

9.2 特征数据的获取方法141

9.3 CDOM和石油类污染主要荧光成分142

9.3.1 CDOM主要荧光成分142

9.3.2 石油类污染主要荧光成分143

9.4 水体石油类污染荧光特征143

9.4.1 自然水体CDOM荧光特征143

9.4.2 石油污水中提取的石油烃荧光特征146

9.4.3 油与CDOM混合水样荧光图谱149

9.5 小结153

参考文献154