为了实现对早期、小规模溢油检测及预警, 采用对外界介质折射率微小变化敏感的表面等离子体共振传感技术, 设计搭建了一套小型溢油检测实验装置, 创建了一个基于表面等离子体共振设计的GUI界面用于选取传感参量, 并通过C++编译了一套具有数据采集、存储、处理以及显示功能的软件用于数据处理以及提前预警, 进行了理论分析和实验验证, 取得了折射率为1.4451, 1.4774, 1.5299的原油样品的表面等离子体共振响应数据。结果表明, 实验数据与仿真结果相符, 该装置可用于海上溢油检测实验研究, 其软件设计满足预警需求。这一结果对海上溢油检测是有帮助的。

为实现利用采用紫外波段对海水溢油污染进行监测, 采用了回转半径为1 500 mm的双向反射分布函数测量装置和工作波段为300~400 nm的大视场紫外成像仪, 对海水溢油紫外反射光谱特性进行研究.对三种油样品进行了外场试验, 试验结果表明: 海水溢油紫外光谱双向反射分布函数测量装置不确定度为3.68%; 在天顶角0°和30°, 相对太阳方位角0°和45°时, 原油样品与海水的双向反射分布函数在紫外波段差别较大.因此, 可利用此状态下300~380 nm工作波段的紫外光学遥感仪器监测海水溢油状态.

为了考察高光谱技术对海洋溢油种类的鉴别能力, 进行了模拟溢油实验。利用紫外三种波长光源(254nm、302nm、365nm)和可见光两种光源(日光灯和阳光)照射海水上的油墨, 使用AvaSpec-2048地物光谱仪采集5个油种(汽油、柴油、煤油、机油、花生油)的高光谱数据(200～1160nm), 基于这些数据, 通过PCA进行特征优化, 使用前10个主分量构建了支持向量机的油种识别模型, 使用网格法对支持向量机参数C和gamma进行参数寻优, 通过5折交叉验证法进行了结果测试。结果表明, 阳光下的光谱识别率最高, 日光灯下的识别效果最差, 三种紫外灯在波长302nm透射下识别率较高, 在254nm和365nm下的识别效果相当。由此可见, 在油种鉴别过程中光源的类型、照射方式、光强都会影响到油种的识别效果。

针对夜间溢油探测问题，提出了一种通过紫外(UV)LED 诱导并基于高光谱波段差辐射指数的探测方法。通过高光谱成像仪，同步采集了紫外LED和卤素灯两种照明方式下的原油、乳化油和本底海水的高光谱图像。基于33个波段(400~720 nm)辐射值构建了波段差指数作为溢油鉴别特征。特征优化方面，通过增L 减R 法、Fisher法进行了有效波长的选择，通过多维尺度分析、主成分分析(PCA)、独立分量分析进行了波段特征提取，通过径向基函数-支持向量机模型对结果进行识别。结果表明，基于紫外LED的高光谱波段差指数的溢油探测模式，比卤素灯的波段均值识别率分别提高了6.01%和8.17%，因此紫外LED光源更适合夜间溢油及乳化的准确探测。并且，通过Fisher有效波长选择和通过PCA得到的特征组合两种方法识别效果相当，优选的3波段特征的紫外识别率分别达到了85.89%和87.02%，12特征的溢油准确率均达到了100%，通过Fisher法提取的有效波长(400~420 nm)，更适合于实际在线溢油探测。紫外诱导下高光谱的成像的海洋溢油鉴别模型，为夜间海洋溢油探测提供了一种快速鉴别方法。

海洋溢油是一种破坏性极大的海洋污染物, 对它的监测一直是海洋遥感的重要内容之一, 通过反射率强弱来区分溢油区域和未污染海面即为常用的方法。 文章针对海洋溢油的紫外反射特性展开研究, 并建立了相应的光谱测量实验系统, 选择合适的实验条件和环境后对海洋溢油的4种模拟目标(汽油、 煤油、 柴油、 润滑油)的紫外波段反射光谱进行了测试。 通过对实验数据的处理和分析, 得到这4种模拟目标在紫外波段的反射特性, 并和同样实验环境下测得的水反射特性进行了对比。 实验结果表明, 油膜在紫外波段的反射率和水存在较为明显的差异, 差异值主要由油种和油膜厚度所决定。 该实验方法同样适用于真实溢油目标, 这为今后利用紫外波段对海洋溢油进行遥感监测积累了一定的理论和实验基础。Targets of Oil Spill on the Ocean