基于光学卫星数据的海洋溢油事件监测实现方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于光学卫星数据的海洋溢油事件监测实现方法及装置，包括：从海洋卫星中心数据网站下载海洋航段过境的目标国产卫星影像数据；依照光学影像海面溢油判别准则，对目标卫星影像数据进行RGB合成得到真彩色卫星影像数据；根据合成卫星影像数据对应的区域参数识别目标海洋航段是否存在溢油事件，若是，则将目标卫星影像数据确定为样例数据；根据多个目标海洋航段确定出的所有样本数据用于待监测海洋航段是否存在溢油事件的识别参考依据。本发明专利技术利用国产海洋光学卫星数据利用水面和油面的光学特征结合支持向量机方法实现对清洁水体、乳化油区域及油膜区域提取，不仅拓展了国产海洋光学数据的应用功能，还提高了溢油的监测效率和监测精度。了溢油的监测效率和监测精度。了溢油的监测效率和监测精度。

【技术实现步骤摘要】
基于光学卫星数据的海洋溢油事件监测实现方法及装置


[0001]本专利技术涉及智能化监测
，尤其涉及一种基于光学卫星数据的海洋溢油事件监测实现方法及装置。

技术介绍

[0002]海洋石油的来源主要包括天然和人为两种来源，其中，人为来源的海洋石油在石油开采、石油加工与运输等过程产生可能出现石油泄露的情况，且石油泄露后会在风、浪、涌、流等动力作用下发生扩散、漂移、乳化、蒸发以及光氧化和生物沉降等一系列复杂的物理化学变化，这会给海洋环境、海洋生物、人类经济活动带来了极大的危害。目前，对海洋溢油事件的监测主要是人工利用船舰进行巡检，但是由于海洋面积辽阔，通过人工巡检的方式对海洋溢油事件进行监测需要花费大量的人力和物力，不利于提高海洋溢油事件的监测效率。
[0003]为了提高对海洋溢油事件的监测效率，海洋溢油事件也可以被多种传感器探测到，例如微波雷达、多光谱/高光谱传感器、热红外传感器、激光荧光传感器等，不同类型的传感器所获取到的数据具有不同的探测机理与响应特征。例如：微波雷达遥感对海洋溢油事件的探测主要是利用油膜覆盖海面会改变海水表面张力，从而改变海面粗糙度，其合成孔径雷达SAR获取的影像数据中，油膜覆盖区域的后向散射系数相比背景水体的后向散射系数小，利用二者的差异可以实现对海面油膜的探测。
[0004]实践发现，对于因平台和轮船碰撞造成的大面积溢油事件，利用卫星影像能够对溢油情况实现很好的监测，但对于海上航道上非碰撞事故造成的其它小面积溢油事件进行光学监测的研究较少，其监测难点主要在于：一方面是小面积溢油事件要求具有较高空间分辨率的卫星数据才能观测发现，另一方面是高空间分辨率的卫星数据在波段设置上与中等分辨率的卫星数据相比，波段数少、波幅宽，其时间分辨率低。可见，提供一种面向航道溢油等小面积溢油事件的易实现且监测结果精度高的监测实现方法显得尤为重要。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种基于光学卫星数据的海洋溢油事件监测实现方法及装置，能够提高溢油监测效率及监测精度。
[0006]本专利技术第一方面公开了一种基于光学卫星数据的海洋溢油事件监测实现方法，所述方法包括：
[0007]从海洋卫星中心数据站下载某一目标海洋航段对应的目标卫星影像数据；
[0008]按照预先设定的光学影像海面溢油判别准则，对所述目标卫星影像数据进行RGB真彩色合成，得到合成卫星影像数据；
[0009]根据所述合成卫星影像数据对应的区域参数识别所述目标海洋航段是否存在溢油事件，得到识别结果；
[0010]当所述识别结果用于表示所述目标海洋航段存在所述溢油事件时，将所述目标卫
星影像数据确定为样例数据；
[0011]其中，针对多个所述目标海洋航段确定出的所有所述样本数据用于作为待监测海洋航段是否存在溢油事件的识别参考依据。
[0012]作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述目标卫星影像数据包括第一级别的卫星影像数据及第二级别的卫星影像数据；
[0013]其中，所述方法还包括：
[0014]对所述目标卫星影像数据执行质量控制操作剔除所述目标卫星影像数据中的扭曲变形数据，以更新所述目标卫星影像数据；
[0015]通过IDL编程从更新后的所述目标卫星影像数据包括的所述第一级别的卫星影像数据中读取经纬度坐标及空间几何数据，并将读取到的所述经纬度坐标及所述空间几何数据与更新后的所述目标卫星影像数据包括的所述第二级别的卫星影像数据中的四个瑞利反射率波段数据合并存放至同一个数据集中，并将所述数据集保存输出为tiff数据。
[0016]作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述对所述目标卫星影像数据执行质量控制操作剔除所述目标卫星影像数据中的扭曲变形数据，以更新所述目标卫星影像数据，包括：
[0017]从所述目标卫星影像数据中剔除卫星天顶角的角度值大于等于第一预设角度阈值的第一卫星影像数据，并通过预先公布的全球0.01
°
地形矢量文件从所述目标卫星影像数据中剔除区域类型为陆地类型的第二卫星影像数据，以及，以近红外波段为判断依据从所述目标卫星影像数据中剔除包括目标状态云特征的第三卫星影像数据，以更新所述目标卫星影像数据。
[0018]作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，，所述根据所述合成卫星影像数据对应的区域参数识别所述目标海洋航段是否存在溢油事件，得到识别结果，包括：
[0019]根据从所述目标卫星影像数据中获取到的空间几何数据计算目标夹角的空间分布情况，所述目标夹角为水面反射太阳光的方向与油面反射太阳光方向的夹角；
[0020]根据所述目标夹角的空间分布情况，确定所述目标卫星影像数据中不同位置区域的区域参数，并根据所述目标卫星影像数据中不同位置区域的区域参数识别所述目标海洋航段是否存溢油区域；
[0021]当识别出所述目标海洋航段存在所述溢油区域时，生成用于表示所述目标海洋航段存在所述溢油事件的识别结果；
[0022]其中，所述区域参数包括对应位置区域的亮度值和/或在不同波段下的波段反射率。
[0023]作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述将所述目标卫星影像数据确定为样例数据之后，所述方法还包括：
[0024]根据所述目标卫星影像数据，从所述目标海洋航段中确定出溢油区域；
[0025]根据确定出的所述溢油区域，对所述目标卫星影像数据除所述溢油区域对应的影像区域之外的其它影像区域执行裁剪操作，得到所述溢油区域对应的卫星影像数据；
[0026]存储所述溢油区域对应的卫星影像数据。
[0027]作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述方法还包括：
[0028]针对所述溢油区域对应的卫星影像数据的每个波段，从所述溢油区域对应的卫星
影像数据中分别提取在该波段下第一类别对应的波段反射率、第二类别对应的波段反射率以及第三类别对应的波段反射率，其中，所述第一类别对应的波段反射率为所述清洁水体区域的波段反射率，所述第二类别对应的波段反射率为所述油膜覆盖区域的波段反射率以及所述第三类别对应的波段反射率为所述乳化油覆盖区域的波段反射率；所有所述波段包括近红外波段、红外波段以及蓝波段；
[0029]对于所述第一类别、所述第二类别以及所述第三类别中的每个类别，根据该类别在每个所述波段对应的波段反射率以及计算出的该类别对应的波段反射率差值对该类别对应的区域进行修正，其中，该类别对应的波段反射率差值为该类别在所述近红外波段对应的波段反射率与该类别在蓝波段对应的波段反射率的差值或差值的绝对值。
[0030]作为一种可选的实施方式，在本专利技术第一方面中，所述方法还包括：
[0031]针对确定出的所有所述样本数据，提取每个所述样本数据中的每个所述类别的区域所对应的波段数据；
[0032]通过提取到的所有所述样本数据中的每个所述类别的区域所对应的波段数据对预先确定出的分类算法模型进行训练，得到训练后的分类算法模型；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光学卫星数据的海洋溢油事件监测实现方法，其特征在于，所述方法包括：从海洋卫星中心数据站下载某一目标海洋航段对应的目标卫星影像数据；按照预先设定的光学影像海面溢油判别准则，对所述目标卫星影像数据进行RGB真彩色合成，得到合成卫星影像数据；根据所述合成卫星影像数据对应的区域参数识别所述目标海洋航段是否存在溢油事件，得到识别结果；当所述识别结果用于表示所述目标海洋航段存在所述溢油事件时，将所述目标卫星影像数据确定为样例数据；其中，针对多个所述目标海洋航段确定出的所有所述样本数据用于作为待监测海洋航段是否存在溢油事件的识别参考依据；根据获取样例数据分析得到油面和水面的光学特征，然后使用支持向量机方法实现对清洁水体、乳化油区域及油膜区域提取。2.根据权利要求1所述的基于光学卫星数据的海洋溢油事件监测实现方法，其特征在于，所述目标卫星影像数据包括第一级别的卫星影像数据及第二级别的卫星影像数据；其中，所述方法还包括：对所述目标卫星影像数据执行质量控制操作剔除所述目标卫星影像数据中的扭曲变形数据，以更新所述目标卫星影像数据；通过IDL编程从更新后的所述目标卫星影像数据包括的所述第一级别的卫星影像数据中读取经纬度坐标及空间几何数据，并将读取到的所述经纬度坐标及所述空间几何数据与更新后的所述目标卫星影像数据包括的所述第二级别的卫星影像数据中的四个瑞利反射率波段数据合并存放至同一个数据集中，并将所述数据集保存输出为tiff数据。3.根据权利要求2所述的基于光学卫星数据的海洋溢油事件监测实现方法，其特征在于，所述对所述目标卫星影像数据执行质量控制操作剔除所述目标卫星影像数据中的扭曲变形数据，以更新所述目标卫星影像数据，包括：从所述目标卫星影像数据中剔除卫星天顶角的角度值大于等于第一预设角度阈值的第一卫星影像数据，并通过预先公布的全球0.01
°
地形矢量文件从所述目标卫星影像数据中剔除区域类型为陆地类型的第二卫星影像数据，以及，以近红外波段为判断依据从所述目标卫星影像数据中剔除包括目标状态云特征的第三卫星影像数据，以更新所述目标卫星影像数据。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的基于光学卫星数据的海洋溢油事件监测实现方法，其特征在于，所述根据所述合成卫星影像数据对应的区域参数识别所述目标海洋航段是否存在溢油事件，得到识别结果，包括：根据从所述目标卫星影像数据中获取到的空间几何数据计算目标夹角的空间分布情况，所述目标夹角为水面反射太阳光的方向与油面反射太阳光方向的夹角；根据所述目标夹角的空间分布情况，确定所述目标卫星影像数据中不同位置区域的区域参数，并根据所述目标卫星影像数据中不同位置区域的区域参数识别所述目标海洋航段是否存溢油区域；当识别出所述目标海洋航段存在所述溢油区域时，生成用于表示所述目标海洋航段存在所述溢油事件的识别结果；
其中，所述区域参数包括对应位置区域的亮度值和/或在不同波段下的波段反射率。5.根据权利要求4所述的基于光学卫星数据的海洋溢油事件监测实现方法，其特征在于，所述将所述目标卫星影像数据确定为样例数据之后，所述方法还包括：根据所述目标卫星影像数据，从所述目标海洋航段中确定出溢油区域；根据确定出的所述溢油区域，对所述目标卫星影像数据除所述溢油区域对应的影像区域之外的其它影像区域执行裁剪操作，得到所述溢油区域对应的卫星影像数据；存储所述溢油区域对应的卫星影像数据。6.根据权利要求5所述的基于光学卫星...

【专利技术属性】
技术研发人员：王剑，林鹏，司朝盛，
申请(专利权)人：广东海启星海洋科技有限公司，
类型：发明
国别省市：