[發明專利]一種基于SAR的海面溢油監測方法及裝置

有效

• 申請號: 202010061202.2
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111257875B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 邵偉增;李歡;孫展鳳
• 申請（專利權）人: 浙江海洋大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理有限公司 11368
• 代理人: 孫國棟

本發明提供的一種基于SAR的海面溢油監測方法，包括根據觀測與模擬的NRCS確定區域是否存在溢油；采用最大類間法和最大熵法兩種閾值分割方法同時對一個像素區域進行閾值對比確定溢油具體區域。本發明提供的方法及裝置，利用IDL軟件分析獲得觀測NRCS，利用地球物理模式函數通過風場數據獲得模擬的NRCS，通過比較和模擬NRCS是否大于3DB判斷存在溢油，如果存在溢油用閾值分割方法進行判斷，基于最大類間法和最大熵法兩種閾值分割方法都可以得到當前像素下存在溢油時，就能準確判定這塊像素區域存在溢油，提高了基于SAR海面溢油監測的準確性，降低了分析難度，提高了分析效率，在海面溢油監測領域具有廣泛的適用性。

技術領域

本發明涉及合成孔徑雷達領域，特別涉及一種基于SAR的海面溢油監測領域。

背景技術

近幾年，隨著海洋石油資源的不斷勘探和開采，石油加工業和海上運輸業的快速發展，海上油氣田溢油、輸油管道破裂、載油船舶的突發性溢油等等重大事故也隨之增多，這給海洋環境、海洋生態資源和海洋經濟造成重大損害。海底油氣的泄露、海洋當中石油的開采、載油船舶的泄露等都是海洋溢油污染的來源，歷史上也有許多溢油事故導致財產嚴重損失。2002年，在歐洲一篇海域“威望”號油輪因為暴風雨導致油箱的爆裂，導致大約7.6×10⁴m³的石油溢出到海面，油輪也在歐洲海域沉沒，清理費用達到120億美元。當然除過歐洲外，海洋里的溢油事故幾乎在全世界都不少見，數據表明最近半個世紀以來石油的開采以及船只故意排放廢油導致海洋生態嚴重破壞的事故不計少數。我國綿長的海岸線，海岸帶以及周邊海域也長期收到溢油污染的威脅。

此外，海面溢油監測方法也可用于海上軍事偵察以及尋找失事飛機或船只。如何有效監測海面溢油，及時為后續工作獲取有用的海洋表面信息，是目前各國研究的熱點。

合成孔徑雷達(Synthetic?Aperture?Radar，SAR)是一種具有較高空間分辨率的主動式衛星微波探測器，它的出現為受制于傳統觀測的物理海洋學研究方向提供豐富的資料。SAR可以在其運行軌道上全天候連續獲得對海洋表面大面積的圖像，其功能意味著它可以成為海面溢油監測重要的手段技術之一。SAR海面溢油檢測是在實現溢油監測起到很大的作用。

目前外溢油檢測的主要技術手段很多，其中包括對溢油圖像進行預處理去除圖像上的異常值，針對溢油區域采用分割方法來分離海水和油膜基于溢油區域進行特征提取與分類來確定油膜屬性。然而，無論在濾波器的選擇、分割算法的改進以及分類器的設計等，仍舊存在缺陷和不足，比如航天恒星科技有限公司CN201611177475.3海上油膜識別提取方法及系統雖然提供了油膜識別方法，但是沒有充分考慮海風因素，也沒有確立定位方法；中國人民解放軍理工大學CN201310260542.8一種機載合成孔徑雷達海面風矢量反演方法雖然考慮了海風因素，但是計算方法復雜，溢油與海水背景分割難度大，整幅SAR圖像內的溢油區域確定困難。

發明內容

針對現有技術中SAR提取海面資料分析難度大以及溢油監測區域定位不準確的技術問題，本發明提供了一種基于SAR的海面溢油監測方法，利用地球物理模型CMOD7算法來反演海面風場(風向、風速)，通過比較和模擬NRCS判斷是否存在溢油，如果存在溢油用閾值分割方法進行判斷，基于最大類間法和最大熵法兩種閾值分割方法都可以得到當前像素下存在溢油時，就能準確判定這塊像素區域存在溢油，在海面溢油監測領域具有廣泛的適用性。

本發明提供的一種基于SAR的海面溢油監測方法，包括如下步驟：

(1)根據觀測與模擬的NRCS確定區域是否存在溢油。

(2)采用最大類間法和最大熵法兩種閾值分割方法同時對一個像素區域進行閾值對比。

(3)確定溢油具體區域。

本發明SAR圖像上灰度變化反映的是歸一化后向散射截面的變化，通過IDL語言分析圖像上的NRCS數據。