第33卷，第7期 2013年7月
谱学与光谱光
分析
Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol. 33,No. 7, pp1881-1885
July,2013
基于光谱曲线响应特性的油膜厚度估计模型分析
孙鹏，宋梅萍*，安居白大连海事大学信息科学技术学院，辽宁大连
116026
要如今，海上签油事故频发，如何对溢油的油量进行估计，是一个重要课题。如果可以得到溢油量，那么对后续的处理以及损失的评估都会有较大的帮助。高光谱遇感技术的快速发展使对油膜厚度的定量估计成为可能。采用AvaSpec光谱仅测量不同厚度的油膜，然后对得到的光谱曲线的多种曲线特征进行提取，分析其与油膜厚度之间的关系。结果表明，油膜厚度与基于高光谱位置变量的Rg和Ro、三角植被指数的 RDVI和TVI以及Haboudane关系式相关性较大。分别采用曲线拟合、BP神经网络和基于SVD的送代方法建立油膜曲线特征与油膜厚度之间的预测关系，并以此对不同的油膜光谱曲线进行油膜厚度估计，对得
到的结果进行精度检测和运行时间分析，最终得出对每个估计模型的分析评价。关键词高光谱遥感；曲线特征提取；油膜厚度；预测模型
中图分类号：TP751.1
引言
文献标识码：A
DOI: 10. 3964/j. issn. 10000593(2013)o7-1881-05
广泛用于提取叶绿素的含量(4.5)，面提取叶绿素的含量与估计油膜厚度相似，并且实验已经证明了不同的油膜厚度的光谱曲线是存在差异的[9。
近些年来，我国的经济发展迅速，导致石油消费以及海上运输石油量的剧增。由于我国的进口石油95%以上是通过船舶运输来实现的，因此也带来海上重大溢油事故发生可能性的增加。2010年7月26日，大连石油管线爆炸致1500t 原油泄漏入海，2011年，康菲溢油事件发生，潮海湾油田发生溢油事故。从近几年的大连溢油和康菲澄油事故可以看出，溢油不但给海洋环境造成严重的污染，而且造成了巨大的经济损失。
因此，对溢油事故中溢油量的估计，在事故之后的处理以及赔偿显得格外重要。溢油量的估计包括两个方面，一方面是对澄油面积的估计，另一方面是对溢油区中每一个点的油膜厚度的估计，只有得到了这两方面的数据，才能完成对溢油量的估计。对于现有的遥感技术而言，大多数的遥感图像数据都可以较好的进行溢油面积的估计，如SAR图像，红外图像，MODIS数据等等。然而对油膜厚度的估计，一般的遥感图像数据就无法办到了。本工作所用的高光谱图像数据由于是一种三维图像数据，每一个像素点并不是单单的个数据，面是拥有不同的波长的光谱数据，这些不同的数据反映出了不同的地物状态对光谱的反射特性，进面可以对地物进行分析(2，)。因为高光谱图像数据的这一特点，现在
目前在利用油膜光谱曲线对其厚度进行估计时，主要采用的是曲线模式匹配的方法。但是在该类方法中，通常考虑了曲线上所有的光谱数据值，过多的数据参与在计算曲线距离时会带来不利的影响。而且由于标准的光谱库是离散的，导致模式匹配后的油膜厚度估计是粗略的分段值。因此，提出利用曲线拟合、神经网络和基于SVD的选代方法构造响应函数，将光谱曲线映射到某个连续的厚度值，从而得到相对精确的估计结果。
实验部分
设计了室内油膜厚度实验门，用于获取不同油膜的光谱曲线，使用的仪器是AvaSpec-2024光谱仪。在实验结束后还对获得实验数据进行了预处理，为下一步的工作做准备。
在使用清洁自来水情况下，采集了43组数据，分别是 93号汽油在0～200mL之间的11种油膜厚度的光谱曲线，柴油在0～200mL之间的11种油膜厚度的光谱曲线，以及不同时间的93号汽油在0～200mL之间的21种油膜厚度的光谱曲线。
在使用海水的情况下，采集了93号汽油在0～200mL
收稿日期：2012-11-11，修订日期：2013-02-02
基金项目：国家(863课题)项目(2007AA092102)，中央高校基本科研业务费专项资金（2012QN032)资助
作者简介：孙鹏，1988年生，大连海事大学信息科学技术学院硕土研究生
通讯联系人
万方数据
e-mail: smping@163.com
e-mail; sun5286115@163. com