第30卷，第8期 2010年8月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
差分偏振FTIR光谱法探测水面溢油污染
袁越明，熊伟，方勇华，兰天鸽，李大成
Vol.30,No. 8,pp2129-2132
August，2010
中国科学院安徽光学精密机械研究所，中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室，安徽合肥230031
摘要传统热红外遥感探测水面溢油污染时需要大面积洁净水域与污染水域进行辐射对比，并且通过红外影像无法鉴别溢油种类。为了能够及时了解某一水域的鲨油污染程度以及溢油的种类，文章提出了差分偏振FTIR光谱法探测水面溢油污染。该方法通过获取分析目标在水平和垂直两个偏振方向的偏报强度差谱对目标实现探测，具有很好的时效性。文章分析了差分偏报FTR光探测的辐射传输模型，并在室外对水面0号柴油油膜和SF96油膜进行了差分偏振FTIR光谱探测实验。实验结果表明该方法不需要大面积洁净水域进行辐射对比即可直接对水面溢油污染物进行探测，并且通过分析差分偏振FTIR光谱中的光谱特征可以识别水面溢油的种类。该方法味补了传统热红外遥感探测水面溢油污染的局限性。
红外遥感；差分偏振；澄油污染；FTIR
关键词
中图分类号：O436.3；TN219
引言
文献标识码：A
海上溢油是造成海洋环境污染损害的主要闪素之一。发生溢油后，及时了解学据海而溢油的位置、溢油种类、污染程度以及扩散趋势是海洋环境治理保护的首要工作。传统热红外遥感通过比较水面油层和背次海水之间的温度差异来探测海面澄油。因此需要大面积洁净水域与污染水域进行辐射对比，且通过红外影像无法鉴别溢油种类。
热红外偏振探测作为一种新兴的遥感手段，相比传统热红外通感，除了能够获得目标的电磁强度特征以外，还能获取与目标材质及表面状态等本身特性有关的偏报信息，因此更加有益于目标的识别[2.3]。国外将热红外偏振探测应用于水面目标探测方面已经开展了许多研究工作。Joseph通过研究发现自然背景中只有水体的红外偏振特性比较明显*)。 Alfred研究结果表明海上目标与海洋背景在红外偏振特性上存在显著差异[]。Theriault提出差分偏振通感方法，通过理论模拟证明低反射率表面的波体膜状或减滴状污染物可以通过差分偏振光谱探测法有效地加以识别"]。上述研究成果表明，红外偏振逐感在水面目标探测识别上具有潜在的优势，但目前国际上对热红外偏报遥感水面溢油污染方面的研究还没有公开发表的文献报道，
本文结合传统的FTIR被动感技术，提出了差分偏振 FTIR光谱遥感水面溢油的方法，并在室外对水面0号柴油收稿日期：2009-09-18，修订日期：2009-12-22
基金项目：中国科学院知识创新工程青年人才领域前沿项目资助
DOl: 10. 3964/j. issn. 10000593(2010)08-2129-04
油膜和SF96油膜进行了差分偏振FTIR光谱探测实验，结果表明该方法不需要大面积活净水域进行辐射对比，即可对水而油污染物进行探测，并且可以通过分析差分偏振FTIR 光谱的光谱特征来识别水面澄油种类，弥补了传统热红外逐感探测水面溢油污染的局限性。
差分偏振FTIR光谱测量原理
被动FTIR遥感探测原理 1.1
被动FTIR逐感探测是基于探测目标与背景之间的温度差异实现的。当探测目标的温度高于背景的温度时，探测器探测到的是月标的发射谱；当探测目标的温度低于背景温度时，探测器探测到的是目标的吸收谱。由于水面油膜与背景水相接触，温差△T0。但是如果有一个外加辐射源与水面润污染物表面存在较大的温差，那么通过测量该辐射源辐射的能量经油膜表面反射后的反射谱，仍有可能探测到水面油膜的信息。在室外实验，天空辐射与污染物表面存在较大的温度差，因此为水面油膜探测提供了可能。
1.2
差分偏振探测辐射传输模型
图1为室外差分偏振FTIR光谱法探测水面油膜时的招
射传输模型。其中s偏报方向定义为垂直探测器观测平面的电场振动方向，即为0"偏报方向；p偏报方向定义为平行探测器观测平面的电场振动方向，即为90"偏振方向。假定油膜表面发生的反射为镜面反射，则探测器以某一观测角9观
作者简介：袁衰越明，1983年生，中国科学院安徽光学精密机板研充所博士生万方数据
e-mail,billion_yyhotmail, com