[發明專利]一種觀測水面溢油油膜粗糙度的方法在審

申請號：	201710018058.2	申請日：	2017-01-10
公開（公告）號：	CN106767572A	公開（公告）日：	2017-05-31
發明（設計）人：	過杰;牟彥愷;岳瀚森;張天龍;孟俊敏	申請（專利權）人：	中國科學院煙臺海岸帶研究所
主分類號：	G01B11/30	分類號：	G01B11/30
代理公司：	沈陽科苑專利商標代理有限公司21002	代理人：	李穎,周秀梅
地址：	264003 山***	國省代碼：	山東;37
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種觀測水面溢油油膜粗糙方法
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于水面溢油領域，具體的說是一種觀測水面溢油油膜粗糙度的方法。

背景技術

海面粗糙度是表征海面空氣動力學粗糙程度的物理量，它描寫了海面微尺度起伏的程度，其變化規律在某種程度上反映了海洋和大氣之間動量輸送過程的主要特征。海面粗糙度通常是以空氣動力學粗糙長度Z₀來表示，它定義為風速等于零的高度(Stull R B,趙長新.邊界層氣象學導論[J].青島:青島海洋大學,1991:1-21.)。

物理海洋方面表征海面粗糙度的物理量有三：粗糙雷諾數R_r＝Z₀u*/γ、空氣動力學粗糙長度Z₀(Geernaert G L,Katsaros K B,Richter K.Variation of the drag coefficient and its dependence on sea state[J].Journal of Geophysical Research:Oceans,1986,91(C6):7667-7679.)和阻力系數C_z＝(u_*/U_z)²。其中，C_z和U_z分別為離海面Z高處的阻力系數和風速(Donelan M A,Dobson F W,Smith S D,et al.On the dependence of sea surface roughness on wave development[J].Journal of Physical Oceanography,1993,23(9):2143-2149.)，γ≈1.62x10^-5m²/s為空氣運動學的粘滯系數。普遍認為，R_r<0.13海面為光滑，0.13≤R_r≤2海面為粘性和粗糙海面的過渡區，R_r>2海面為粗糙海面。

海面粗糙度都是通過粗糙雷諾數、空氣動力學粗糙長度或阻力系數的近似計算來表征的。關于溢油海面粗糙度有通過蒙特卡羅仿真模擬獲得(李揚，基于實驗的海面溢油微波散射特性研究。碩士論文，2014，電子科技大學)。目前還沒有通過儀器測得海面溢油粗糙度，我們實驗成功，第一次在水面獲得油膜粗糙度，這為研究海面溢油理論及微波遙感準確觀測海面溢油提供了數據支持。

發明內容

本發明目的在于提供一種觀測水面溢油油膜粗糙度的方法。

為實現上述目的，本發明采用技術方案為：

一種觀測水面溢油油膜粗糙度的方法，采用高分辨率的三維激光掃描儀，將其固定于待測油面上，且在油面與掃描儀掃描入射角保持垂直條件下進行掃描，進而獲得測距數據，而后再利用均方根誤差公式計算獲得油膜粗糙度。

所述掃描過程中油面與掃描儀掃描入射角保持垂直；且，不能產生任何震動。

所述掃描過程中采用的三維激光掃描儀分辨率為毫米級，根據所采用的掃描儀自身設置，根據此比例，計算獲得實際測定相應的掃描儀與油面高度計算光斑行、列間距；以及相應的光斑大小以及掃描速率。

所述均方根誤差公式為其中x是實測數據，是實測數據均值，n實測數據個數。

一種三維激光掃描儀的應用，所述三維激光掃描儀在觀測水面溢油油膜粗糙度中的應用。其中，三維激光掃描儀為高分辨率的三維激光掃描儀，例如徠卡激光掃描儀。

采用分辨率高的三維激光掃描儀，將其固定于待測油面上，且在油面與掃描儀掃描入射角保持垂直條件下進行掃描，觀測水面溢油油膜粗糙度并獲取測距數據，而后再利用均方根誤差計算獲得油膜粗糙度。

本發明所具有的優點：

本發明方法實現了對油膜粗糙度的觀測，采用該方法在溢油狀態下，油膜粗糙度對后向散射的影響提供了精度和數據支持。

采用本發明方法可以直接測量液體粗糙度,尤其是水面油膜粗糙度,其對溢油水面不同乳化程度油膜粗糙度是強有力的支持,進而為不同乳化程度油膜粗糙度對后向散射的影響提供了數據支持,為海洋遙感溢油監測精度提供技術支持。