海面原油油膜高光谱实时监测方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及海洋环境监测技术领域，提供一种海面原油油膜高光谱实时监测方法和系统。该方法，包括：S10、获得溢油位置；S20、建立空间坐标系，计算溢油面积；S30、获取光谱响应函数；S40、通过光谱响应函数对油膜的光谱反射率数据进行光谱滤波；S50、计算获得高光谱图像数据的环境噪声等效反射比；S60、构建训练样本库，进而对卷积神经网络进行训练，获得拟合油膜信息。本发明专利技术通过对海上原油油膜的光谱反射率数据进行采集，并计算光谱响应函数和环境噪声等效反射比，对实测光谱数据进行滤波，采用改进VGG8模型对遥感影像数据进行处理，能够拟合油膜信息，为实现FPSO外输作业安全提供了可靠的技术支撑。技术支撑。技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
海面原油油膜高光谱实时监测方法和系统


[0001]本专利技术涉及海洋环境监测
，尤其涉及一种海面原油油膜高光谱实时监测方法和系统。

技术介绍

[0002]海上溢油是海洋污染的主要形式之一，溢油发生后，其位置、种类、面积和相对厚度等相关信息是公众和媒体十分关注的。在应用高光谱仪进行溢油检测方面，国内外对多光谱、热红外、雷达等均有广泛的研究与应用，但由于海洋环境复杂、海面大气影响，水体对电磁波的散射与吸收作用，海面油膜信息较弱，导致海面油膜信息提取时存在“同物异谱，同谱异物”的现象。随着高光谱技术的出现和发展，针对海面油膜信息的高光谱探测技术研究也得到不断发展，该技术可获取地物目标近乎连续的反射光谱，从而根据光谱特征差异来区分海水与溢油目标。
[0003]浮式生产储卸油装置（FPSO）是一种可对海上油田进行全海式开发的工程装备。FPSO采用串靠式外输，工作时间长达20小时，并时常伴随着较为不稳定的风浪流环境，可能会对外输软管造成意外破损，导致溢油事件发生，造成不可估量的损失，还会影响环境。以往的外输作业中并无针对外输软管进行监测的装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海面原油油膜高光谱实时监测方法，其特征在于，包括如下步骤：S10、通过镀膜式光谱仪以推扫的方式拍摄高光谱图像，建立归一化溢油指数检测模型，并对高光谱图像进行溢油检测，获得溢油位置；S20、建立空间坐标系，通过获取光谱仪与海平面的距离、光谱仪与视场中心的直线距离、光谱仪的垂直半视场角、光谱仪的水平半视场角、光谱仪的光轴与转台零位的偏转角、光谱仪的俯仰角和光谱仪的水平角，获得溢油区域的中心点坐标，并可计算溢油面积；S30、获取含有溢油位置的高光谱图像中油膜的光谱反射率数据，将油膜的光谱反射率数据转换为地球表面的反射率数据，对光谱反射率数据进行大气校正，同时获取光谱响应函数；S40、通过光谱响应函数对油膜的光谱反射率数据进行光谱滤波；S50、计算获得高光谱图像数据的环境噪声等效反射比；S60、构建训练样本库，进而对卷积神经网络进行训练，获得拟合油膜信息。2.根据权利要求1所述的海面原油油膜高光谱实时监测方法，其特征在于，S10步骤中，设定675nm和699nm为归一化溢油指数检测模型的溢油检测特征波段，归一化溢油指数检测模型NDOSI的计算式为：NDOSI= (R699
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R675)/(R699 +R675)，式中，R699为油膜光谱曲线在溢油检测特征波段699nm处的反射率数据；R675为油膜光谱曲线在溢油检测特征波段675nm处的反射率数据。3.根据权利要求2所述的海面原油油膜高光谱实时监测方法，其特征在于，所述S30步骤具体包括：作业环境参数设定为浪高0.1m～4m；流速0.31m/s～1.2m/s；风速8m/s～11m/s；海面环境光强，晴天50000Lux～70000Lux、阴天20000Lux～40000Lux；对镀膜式光谱仪进行暗电流校正，镀膜式光谱仪的探头与油膜的距离为10m～90m，且竖直向下设置，镀膜式光谱仪的视场俯仰角为
‑
87
°
～90
°
；镀膜式光谱仪的光谱范围为400nm～950nm；在镀膜式光谱仪的测量过程中，每隔1min测量一次光谱数据，并对同一目标重复测量10次，并将每组数据中的离群数据剔除，进而计算每组数据的平均值，获得油膜的光谱反射率数据。4.根据权利要求3所述的海面原油油膜高光谱实时监测方法，其特征在于，所述S20步骤具体包括：以转台零位方向为X轴，转台零位水平垂直方向为Y轴，转台零位竖直垂直方向为Z轴，测量获得光谱仪与海平面垂直距离为h，光谱仪与视场中心直线距离为l，设定光谱仪垂直半视场角为α，光谱仪水平...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱进全，汪建平，董海杰，徐业峻，张宝雷，杨晓波，刘学涛，夏华波，赵会军，杨学利，何国雄，韩宇，牛志刚，郑坤，杨静，谢小波，王栋，张玮，周杨柳，
申请(专利权)人：中海油能源发展股份有限公司，
类型：发明
国别省市：