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油污染的海平面红外发射率理论模型的研究

作　者: 黎洪坤
导　师: 李润华
学　校: 华南理工大学
专　业: 光学
关键词: 发射率海平面油层污染阴影函数
分类号: P714.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 22次
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内容摘要

发射率是红外测量的重要参数。在海洋遥感测量中,海平面的发射率扮演至关重要的角色,在海洋表面温度、盐度、洋流测量中有广泛应用。然而,随着对海洋的开发利用,海洋的油层污染也越来越严重,需要对海平面的油层污染及时发现与监控。本文立足于海平面上漂浮着油层与海平面具有不同的红外发射率这个切入点,指出可以通过发射率的差别实现海面油层的探测,有利于在污染及早发现及控制。本文研究了现有的海平面发射率模型,并通过研究油层与干净海平面的差异,把干净海平面的发射率模型推广到海平面被油层覆盖的情况。通过对二者发射率模型的研究,预测通过发射率差异探测海平面油层污染的前景。由于海平面是一个粗糙面,阴影效应也给予了考虑。对于计算推导获得的模型,本文通过利用Matlab编程分别模拟了海平面发射率与油层发射率。本文计算了波长为3.4 m和10 m红外光的海平面及油层的发射率。计算结果显示,当观测角较小时,海平面的发射率为0.95左右。然而海平面的发射率随着观测角的增大迅速减小,当观测角接近90o,发射率仅略微超过0.5。被油层覆盖的海平面的发射率同样也随着观测角的增大而减小。然而,当采用波长为10 m红外光作为研究对象时,干净海平面的发射率与被油层污染的海平面的发射率有明显区别,通过发射率的区别实现海面油层的探测完全可行。不仅如此,通过计算发现,干净海平面与被油层污染的海平面的发射率差与油层厚度有关,通过对发射率差的比较还可能得到油层的厚度。因此,发射率探测海平面油层污染有很好的前景。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章引言  9-12
第2章海平面的发射率模型  12-22
  2.1 海平面的波浪  12-14
    2.1.1 物体发射率简述  13-14
  2.2 海平面发射率模型的研究现状  14-15
  2.3 海平面的发射率模型的具体实现  15-21
    2.3.1 模型成立的重要前提和一些假设  15-18
    2.3.2 模型的主要思想  18-21
  2.4 本章小结  21-22
第3章阴影函数  22-52
  3.1 阴影函数简述  22-23
  3.2 阴影函数的一些性质  23
  3.3 对现有主要阴影函数研究和比较  23-35
    3.3.1 Wagner 和Smith 的阴影函数  24-29
    3.3.2 Masuda 的阴影效应因子  29-31
    3.3.3 考虑相关性的Wagner 和Smith 阴影函数  31-35
  3.4 Monte Carlo 算法计算粗糙面的阴影函数.  35-41
    3.4.1 利用计算机生成随机粗糙面  36-38
    3.4.2 利用光线追迹计算阴影函数的算法实现  38-41
  3.5 各阴影函数的数值计算结果及经验修正  41-49
    3.5.1 各理论模型平均阴影函数与Monte Carlo 结果的比较.  41-43
    3.5.2 Wagner 和Smith 的相关阴影函数  43-46
    3.5.3 对Smith 阴影函数的经验修正方案  46-49
  3.6 采用Smith 阴影函数的发射率计算结果  49-51
  3.7 本章小结  51-52
第4章海面油层的发射率  52-67
  4.1 海面油层的发射率模型简述  52
  4.2 油层对海洋表面的物理特性的影响  52-56
    4.2.1 油层的折射率与海水的折射率  52-53
    4.2.2 油层对海洋表面的阻尼作用以及对斜率均方差的影响  53-54
    4.2.3 层结构对光的反射  54-56
  4.3 复折射率的影响  56-59
    4.3.1 物理折射角  56-58
    4.3.2 衰减系数  58-59
  4.4 海面油层的发射率模型理论与计算  59-65
    4.4.1 模型的主要构想  59-61
    4.4.2 油层小元的能量反射系数  61-63
    4.4.3 油层的发射率模型的计算结果  63-65
  4.5 本章小结  65-67
第5章局部受油层污染的海平面的发射率  67-71
  5.1 局部受污染的海平面发射率  67-69
  5.2 本文模型的局限性以及改进思路  69
  5.3 本章小结  69-71
结论  71-72
参考文献  72-77
致谢  77

油污染的海平面红外发射率理论模型的研究

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