多通道海洋荧光激光雷达溢油监测系统
机载海洋激光雷达测量叶绿素a浓度_悬移质浓度和浅海深度的性能估计_贺岩
机载海洋激光雷达测量叶绿素a 浓度、悬移质浓度和浅海深度的性能估计X贺 岩,吴 东(海洋遥感教育部重点实验室;中国海洋大学海洋遥感研究所,山东青岛266003)摘 要: 以14:00时离水辐亮度作为背景光强度,模拟355nm 激光雷达测量不同深度水层叶绿素a 荧光的信噪比。
分析体积衰减系数c 、辐照度衰减系数k 、散射系数b 和透明度盘深度(SDD )的关系。
最后模拟532nm 激光雷达测量悬移质浓度的最大测量深度和误判率小于10%时的最大海底探测深度随SDD 的变化。
关键词: 叶绿素a;悬移质;浅海深度;透明度盘深度(SDD )中图法分类号: D V 958-98;X 834 文献标识码: A 文章编号: 1672-1574(2004)04-649-06机载海洋激光雷达是目前有效的海洋环境监测手段之一,其高准确度、快速灵活的探测特点使其得到越来越多的应用。
目前国际上的机载海洋激光雷达主要是在美国、德国、澳大利亚和加拿大。
美国最有代表性的机载海洋激光雷达系统是NASA 研制的机载水文激光雷达(AOL )[1-3],可用于探测浅海深度、叶绿素浓度、油荧光、可溶有机物以及一些海洋光学参数。
德国的奥尔登堡大学和德国运输部合作研制出了机载激光荧光仪[4],测量海表溢油和海水光学性质。
澳大利亚在军方资助下研制了WRELADS-Ⅰ,Ⅱ[5-6],主要用于进行水下目标探测。
加拿大的环境技术中心在海洋污染调查飞机上装备了LEAF 激光荧光仪,可以在海洋和沿岸的各种环境下对原油和石油产品进行探测和绘制图形。
国内上海光学精密机械研究所和华中理工大学分别研制了各自的机载海洋激光测深系统[7]。
中国海洋大学海洋遥感研究所从国家七五攻关起致力于海洋激光雷达的研制,迄今为止已经研制了多套船载海洋激光雷达[8-10],可以测量叶绿素a 浓度、悬移质浓度、海水温度和深度,目前正在研制机载海洋激光雷达。
本文根据系统的设计需要和中国海域的特点,对于该机载系统的探测能力进行模拟分析。
海域多要素感知观测与预警关键技术
海域多要素感知观测与预警关键技术作者：林化琛郑佳春黄一琦孙世丹曹长玉来源：《航海》2020年第02期摘要：本文介绍了一种海域多要素感知观测与预警系统。
该系统主要由雷达网、光电观察设备、AIS、GPS、综合信息处理平台等组成。
以先进雷达技术、大数据和人工智能为支撑，实现对海面目标实时态势跟踪和海洋环境实时监测，综合感知和立体观测预警分析。
文中介绍了基于非恒定自适应门限的目标全自动探测、雷达组网全目标融合、基于经验正交分解的X-BAND雷达海浪探测、基于雷达视频处理的溢油探测与报警等关键技术;给出了系统在福建省海洋渔业、海警、海事等部门成功应用案例，证明了该系统技术的可行性、先进性，极具应用推广价值。
关键词：雷达;AIS;综合感知;数据融合;海浪探测O引言党的十八大提出了建设海洋强国的重大部署。
习近平总书记曾指出，建设海洋强国是中国特色社会主义事业的重要组成部分，要进一步坚持创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念，树立海洋经济全球布局观，主动适应并引领海洋经济发展新常态，加快供给侧结构性改革，着力优化海洋经济区域布局，提升海洋产业结构和层次，提高海洋科技创新能力。
《福建省“十三五”海洋经济发展专项规划》提出了运用“互联网+”思维指导海洋信息化工作，综合应用通信技术、计算机技术、物联网技术、云技术等，构建融合海域使用动态化管理、海洋工程环境监管、渔船信息化管理、安全生产监管、养殖区域及水质监控、海洋渔业生产状况及经济数据收集、应急事项处置于一体的“智慧海洋”平台，实现智能感知、智能调度、智能决策、智能服务，形成与海洋现代化管理相适应的智慧海洋体系[1]。
基于海洋观测、海洋渔业、海洋执法等业务需求，“海域多要素感知观测与预警系统”应运而生，该系统通过对海面目标实时态势的跟踪观测和海洋环境实时监测，综合感知分析与预测处理，实现海域海面的“透明化”和“智能化”;可为海洋渔业、海警、海事等部门海上执法及事故调查等提供关键信息支撑，可赋能智能渔业、智能执法、智能搜救、海洋环境服务等新业态，对国家海洋信息化战略的实现具有重大意义，具有广泛的应用前景。
海上溢油监测技术研究进展
海上溢油监测技术研究进展作者：崔矿庆来源：《城市建设理论研究》2014年第07期摘要：当前，海上溢油已经成了主要的海洋污染形式之一，本文简单介绍了几种海上溢油监测技术，对其应用现状作了分析，并对其未来的发展进行了展望。
关键词：海上溢油；监测技术；现状中图分类号：X924 文献标识码： A引言海洋运输是主要的世界原油贸易运输形式，在原油运输、装卸过程中，时有原油泄漏事件发生，并且因为石油开采技术正向深海方向发展，海上作业造成的油品泄漏事故成了海洋污染的重要源头。
海洋运输技术和海洋开发技术的进步使得海上溢油事故发生率也相应的增加了。
高频发生的溢油事故不但导致了严重的能源浪费，而且还严重的破坏了海洋生态和环境。
海上溢油对环境的影响原油中含有大量的苯和甲苯等有毒化合物，原油一旦泄漏到海洋后，这些有毒化合物会迅速进入食物链，从低等的藻类、到高等哺乳动物，无一能幸免。
成批的海鸟被困在油污中，它们的羽毛，一旦沾上油污，就因无法飞翔离开大海，而沉入海底溺毙，或者因中毒而死亡。
同时被油污污染的海豹、海豚一次又一次跃出水面，试图把皮毛上的油污甩掉，但最后终于精疲力竭，挣扎着沉入海底。
此外潜在的损害会更进一步扩展到事件发生地的生态系统中，存活下来的生物在受到冲击后的数年中，受毒物的影响也将遗传至数种生物的后代，这种影响是深远的，因为人类也同样在食用海产品。
还有更多靠海为生的人，将会在一时间丧失所有。
（图一原油泄漏危害）溢油是一个十分敏感的话题，溢油发生后，一般情况下需要清理港区水域，这必然会对船舶的进出港造成影响。
同时要对被污染的游艇和船舶采取清洁措施，该操作成本比较高。
如果岸线设有工厂取水口，溢油就会进入工厂设备系统，毁坏设备，甚至使得一个工厂关闭。
盐业和海水淡化业等都会直接被溢油污染，造成严重的经济损失。
溢油事故发生时，应及时采取应急措施保护这些资源。
因为溢油对不同岸线的影响不同，所以它们对溢油的敏感性也不同。
溢油发生的时候，要依据各类岸线对溢油的敏感程度排列优先保护次序，为决策者确定应急对策提供便利。
海洋测绘服务中的卫星激光雷达技术在海底地形测量中的应用
海洋测绘服务中的卫星激光雷达技术在海底地形测量中的应用随着科技的不断进步和人类对海洋资源的不断追求，海洋测绘服务的重要性越来越凸显。
海底地形测量是海洋测绘服务的重要组成部分，它对于海洋科研、海洋开发、航海安全等方面都具有重要的意义。
而卫星激光雷达技术作为一种先进的测绘技术，正在被广泛应用于海底地形测量中。
卫星激光雷达技术，又称为LIDAR（光遥感与激光雷达）技术，是一种基于激光扫描和测距原理的遥感技术。
通过激光器向目标发射激光束，并通过接收器接收返回的激光信号，从而获取目标的位置、形状、高度等相关信息。
相对于传统的测绘方法，卫星激光雷达技术具有非接触、高精度、大范围等优势，因此在海底地形测量中具有很大的应用潜力。
首先，卫星激光雷达技术在海底地形测量中能够提供精确的深度数据。
传统的海底地形测量方法主要依靠声纳测量，但声纳受水深和海底地形的影响较大，测量精度受限。
而卫星激光雷达技术能够直接测量水面到海底的距离，可以有效避免水深和海底地形对测量结果的影响，从而提供更加准确的深度数据。
其次，卫星激光雷达技术还可以获取海底地形的三维形状信息。
通过激光扫描和测距原理，卫星激光雷达技术可以获取海底地形的高程数据，进而构建出海底地形的三维模型。
这对于研究海底地质结构、海底地形变化等方面具有重要意义。
同时，三维地形模型还能够为海洋工程设计、沉船搜救等提供重要的参考数据。
此外，卫星激光雷达技术在海底地形测量中还具有较高的测量速度和覆盖范围。
传统的海底地形测量需要借助船舶或无人潜水器等设备进行，测量范围有限且速度较慢。
而卫星激光雷达技术可以通过卫星遥感技术实现对海洋广域的测量，能够实现对大面积海洋地形的快速获取，提高测量效率和覆盖范围。
然而，卫星激光雷达技术在海底地形测量中也面临一些挑战。
首先，海洋环境复杂多变，海浪、悬浮物、云层等因素都会对激光信号的传播和接收造成干扰。
其次，卫星激光雷达技术的应用成本较高，需要投入大量的人力、物力和财力。
海上溢油监测系统综述
海上溢油监测系统综述作者：高安泰来源：《中国新通信》2021年第13期【摘要】世界各国都特别注意保护海洋环境和环境，我国的海上活动变得越发活跃，交通量急剧增加，大型船舶，油轮和集装箱船的装箱量将超过10，000个，同时也成为了一有事故较多的国家。
溢油型船会导致严重的溢油污染事故，例如10，000吨的石油流入，将导致不可逆转的环境灾难和巨大的经济损失。
因此，在石油开发过程中，有必要加强海上航行的安全性，提高处理溢油事故的能力，这也成为海上石油开发的重要任务之一。
我们密切监控溢油，以正确应对和解决环境中污染海上溢油的迅速恶化，提高我们应对污染事件并减少环境破坏的能力。
有效的管理措施可以降低经济和环境的损害，这对于实现保护海洋环境的目标是必要的。
【关键词】海上溢油监测系统引言：近年来，海上溢油事件频发，如 2010 年 4 月 20 日美国墨西哥湾采油平台爆炸引发的漏油事件， 2021 年3月4日以色列发生重大石油泄漏事件，事件溢油的发生严重影响人类健康和环境安全。
随着近海石油勘探和开发规模的扩大以及最早的结构或陈旧的结构的污染，海上溢油的风险增加。
非石油农场中溢油污染的风险增加正在推动技术海上溢油监测的发展，并且已经不断地应用于研究现状。
一、海上溢油监测系统的研究现状海上溢油对海洋环境造成严重污染，海上溢油快速监测技术的研究和开发对于保护海洋环境至关重要。
目前，海上溢油监测的模式主要包括卫星音频监视，远距离航拍音频监视，远程船舶音频监视，CCT溢油监视，定点和浮标监视等。
1.1 卫星遥感监测卫星电视跟踪探测器使用卫星作为工作平台，并使用由卫星生成的各种溢油探针传感器从地表提取信息并确定溢油水的表面，然后对信息进行处理。
当前使用的监测声音电视卫星主要包括：陆地资源卫星（LANDSAT），法国斯波特卫星（SPOT），欧空局环境卫星（EN溢油ISAT），海洋水色卫星SeaWIFS。
在目前所有卫星上都已安装的监测传感器中，合成孔径雷达可提供更好的控制。
激光雷达在海上监测中的应用方案
激光雷达在海上监测中的应用方案激光雷达是一种利用激光技术进行测距和图像获取的高性能设备，广泛应用于各个领域。
在海上监测中，激光雷达也发挥着重要的作用。
本文将介绍激光雷达在海上监测中的应用方案。
首先，激光雷达可以应用于海上交通监测。
在海上交通繁忙的航道中，船只的排队和前进速度需要得到妥善的管理和控制。
激光雷达可以实时获取船只的位置和速度信息，并提供给监测人员进行分析和决策。
通过分析激光雷达获取的数据，监测人员可以调整船只的行进速度和航线，以确保船只之间的安全距离，减少事故的发生。
其次，激光雷达可以应用于环境监测。
海上污染是一个严峻的问题，能够及早发现和处理污染物的泄漏对保护海洋生态环境至关重要。
激光雷达可以通过扫描海洋表面，实时获得海水的质量和温度数据。
同时，激光雷达还可以检测海洋中漂浮物的分布情况，包括塑料垃圾、油污等。
这些信息有助于监测人员及时发现污染源，并进行相应的处置措施。
此外，激光雷达还可以应用于海上安全监测。
海上安全是任何一个国家或地区都非常关注的问题。
激光雷达可以检测海上的隐形障碍物，如浅滩、礁石等，避免船只发生碰撞事故。
激光雷达还可以通过扫描海面，实现对海况的监测，包括波浪的高度、风向风速等信息。
这些数据可以提供给船只的操作员，帮助其合理调整航速和航线，确保航行的安全。
除此之外，激光雷达还可以应用于海上资源勘探。
海洋是丰富的资源之源，包括石油、天然气等。
激光雷达可以通过高精度的测距和图像获取，帮助勘探人员定位海底油气资源的存在和分布情况。
激光雷达还可以检测海底地质构造的变化，帮助勘探人员更好地了解资源的开采潜力。
综上所述，激光雷达在海上监测中具有广泛的应用前景。
它可以用于海上交通监测、环境监测、海上安全监测和海上资源勘探等多个方面。
激光雷达的高精度和实时性，使得海上监测工作更加高效和准确，有助于提升海洋的安全和保护。
随着激光雷达技术的进一步发展和成熟，相信激光雷达在海上监测中的应用方案会越来越成熟和完善。
星载激光雷达全球海洋测深研究
星载激光雷达全球海洋测深研究海洋水色遥感是实现全球海洋水体光学参数和颗粒物空间观测的主要手段，自1978 年第一台水色传感器(CZCS) 成功运行至今，卫星水色遥感作为全球观测系统的一个重要组成部分，在海洋初级生产力、海洋碳循环和海洋生态环境等领域发挥了重要作用。
目前业务化运行的星载水色传感器均采用被动光学遥感技术，利用海水组分对太阳光的吸收和散射特性，通过测量海面向上光谱辐射，获得海水固有光学参数IOPs以及叶绿素a浓度、颗粒有机碳POC浓度和颗粒无机碳PIC浓度、悬浮物SPM浓度生物地球化学参数。
激光雷达作为一种主动光学传感器，能够进一步提高空间全球海洋观测能力，已引起了海洋光学和水色遥感领域专家的极大兴趣。
目前在轨运行的星载云-气溶胶激光雷达（CALIOP) 已显示出海洋探测的潜力。
与被动水色传感器相比，星载海洋激光雷达具有获取垂直剖面数据和不受大气校正影响的优点，可以工作在白天和晚上，而且能覆盖太阳高度角较低的高纬度地区。
由于光波在海水中传输时衰减速度很快，海水光学性质及激光波长会显著影响激光雷达的探测深度。
文中基于激光传输过程，根据激光雷达方程和给定的激光雷达参数，对星载海洋激光雷达探测全球海洋的最优波长和最大探测深度进行了估算。
一、探测深度全球分布利用表1所示的海洋激光雷达参数和MODIS年平均海洋光学参数数据，文中对星载激光雷达全球海洋探测深度进行了估算。
发射激光参数的设定主要考虑了人眼安全阈值，并将不同波长的单脉冲能量设定为相同数值。
考虑到大气透过率受气溶胶和云的影响较大，存在较大的不确定性，这并非文中讨论的重点，因此在计算过程中将单程大气透过率假设为0.8。
背景光光谱辐亮度的数值在400～600nm的可见光范围内变化较小，因此计算过程中忽略了其随波长的变化。
表1中的背景光光谱辐亮度为太阳直射时的数值，计算时假定太阳直射赤道，并考虑背景光光谱辐亮度随纬度的变化。
所用的MODIS数据为Level 3全球年平均产品，包括吸收系数a和后向散射系数bb，水平分辨率为4km，包含6个波段(412、443、488、531、547、667 nm)。
全自动避碰和溢油雷达探测系统在海上油田中的应用
全自动避碰和溢油雷达探测系统在海上油田中的应用发布时间：2021-04-19T02:25:47.674Z 来源：《新型城镇化》2020年23期作者：邢成路[导读] 卫星远程监视的依凭的是人造卫星，将可以监测溢油情况的传感器通过人造卫星绑定进而检测海底的石油开采情况，并将得到的信息整合后人工识别是否有溢油的发生并判断事情的严重性。
中海石油环保服务（天津）有限公司天津 300457摘要：石油对每个国家的发展有着至关重要的作用，除了陆地的油田外，海洋里的石油也随着科技的发展慢慢能得到良好开采了，但是海上石油的开采与陆地的不同，对技术及设备的要求更高，随之而来的企业发生事故的概率就大幅增加，另外因为海上开采的特殊性，对环保的要求很高，若开采不当会对当地海洋造成严重污染，严重情况会跟随洋流污染到其他区域。
所以对设施的防撞及石油溢出的事前、事中、事后处理的要求就非常高了。
现针对海上平台设施防碰撞及溢油监控技术兼现代勘测船只躲避碰撞系统被动检测特点，可以尝试利用被动检测特点和雷达监测技术，研究如何主动探测及防撞能力。
为从事海上油田工作的人员提供安全保障进而创造更多经济价值避免不必要的损失；另外海上油田开采中若发生溢油问题会导致的环境污染也会有进一步的改善，对于保护环境及尊重物种生命的多样性有着巨大的作用。
关键词：避碰；雷达探测；海上油田一、目前使用的溢油探测方式简析1.1使用卫星远程探测监视的方式卫星远程监视的依凭的是人造卫星，将可以监测溢油情况的传感器通过人造卫星绑定进而检测海底的石油开采情况，并将得到的信息整合后人工识别是否有溢油的发生并判断事情的严重性。
卫星远程探测监视可以监测到大部分能监测到的区域，因为是以卫星图像的形式发送给工作人员，所以易于处理各种突发情况，但是也存在一定局限性，观测周期长，清晰度受设备本身的质量及观测距离的影响很大。
1.2使用雷达来勘测溢油情况海面受海底情况及潮汐的影响，会有海浪等情况出现，反应在雷达设备上就是图像上会有明暗的区分。
“海洋激光雷达遥感”专栏前沿
为了践行“关心海洋、认识海洋、经略海洋”的海洋强国战略方针，促进我国相关领域研究人员在海洋激光雷达遥感及其应用领域 交流最新成果，本 期 《红外与激光工程》精心策划组织了“海洋激光雷达遥感”专栏，并得到了相关领域专家和学者的积极响应。此 次专栏共包含高水平稿件12篇，其中综述论文4篇，研究论文8篇。这些论文系统介绍了海洋激光雷达遥感及其相关领域热点专题的研
海洋激光雷达是一种主动光学遥感手段，具有信噪比高、可夜间探测，以及可提供高分辨率剖面信息等诸多优点。通过研究激光在 海洋中复杂的吸收和散射过程，海洋激光雷达可以获取海洋的诸多信息，从而解决海洋学中涉及到的物理、化学、生物、地质等多学 科交叉的科学技术问题。1969年，美国雪城大学研制了第一台用于浅海深度测量的激光雷达，开启了激光雷达技术在海洋开发利用方 面的征程。经过数十年的发展，海洋激光雷达已发展成包含测深测绘激光雷达、水下成像激光雷达、海洋荧光激光雷达、布里渊测温 激光雷达、光学剖面探测激光雷达等的大家族，为海洋测深测绘、生物地球化学、物理海洋学以及海洋渔业等诸多领域做出了卓越贡 献。特别是近年来的一些重要进展，如星载大气激光雷达CALIOP能够提供的近水面全球颗粒后向散射、激光测高卫星丨CESat-2能够提供
最后，感谢所有作者的大力支持与卓越贡献，感谢所பைடு நூலகம்匿名审稿人及时且专业的评审意见，感谢每一位读者对本刊的关注与支持。
特邀专栏主编:
单 位 ：浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室 Email: liudongopt@ 简 介 ：刘 东 教 授 ，现任浙江大学现代光学仪器国家重点实验室副主任、光电科学与工程学院院长助理，中国光学工程学会理事、海 洋光学专委会委员，中国光学学会光学测试专委会、环境光学专委会委员， <大气与环境光学学报》执行副主编， 《中国光学> 、 <红外与激光工程> 、 《光学精密工程> 等期刊青年编委。带领团队联合主办了海洋光学遥感国际研讨会（〇〇r s 2〇18) 、承办了 大气光散射与遥感国际研讨会(丨S A L S a R S '19)、联合承办第四届全国海洋光学高端论坛；曾担任多个国际/国内学术会议的共主席 (C o -chair)、科学委员会(Science C o m m i t t e e )委员、程序委员会(Program C o m m i t t e e )成员等。从事光电检测与遥感方面的教 学 及 科 研 工 作 ，主要研究方向包括大气及海洋激光雷达、机 器 视 觉 与 深度学习技术等。主持国家重点研发计划项目1项 、国家自然 科学基金项目3 项 ，主持包括浙江省杰出青年基金项目等其他国家、省部级等项目1〇余项，出版教材2部 ，申请/授权国家发明专利 40余项，发表论文被SCI收录60余篇，国内外学术会议作大会 报 告 （Plenary talk) /遨 请 报 告 （ Invited talk) 30余次。
激光雷达在水下探测和海洋科学中的应用方案
激光雷达在水下探测和海洋科学中的应用方案激光雷达是一种经过高度技术改进的激光测距仪，广泛应用于陆地环境中的距离测量和地形地貌的捕捉。
然而，人们对于激光雷达在水下探测和海洋科学中的应用方案却知之甚少。
首先，激光雷达在水下探测方面具有巨大的潜力。
传统的水下探测方法如声纳和侧扫声呐依赖于声波在水中传播的特性。
然而，声波的传播受到海洋环境的诸多因素的影响，如水温、盐度和海洋生物等。
这些因素会导致声波在传播过程中的变形和衰减，限制了水下探测的准确性和可靠性。
而激光雷达则能够以光的速度进行探测，无受海洋环境影响，从而提供更准确、更可靠的水下测量结果。
其次，激光雷达在海洋科学研究中也有广泛的应用前景。
海洋是地球上最大的生态系统之一，了解海洋的形态、深度和生物分布对于研究海洋生态系统的结构和功能至关重要。
激光雷达可以通过测量水下地形、海底地貌和物理参数，揭示海洋中隐藏的地貌特征和过去的地质事件。
同时，激光雷达还可以精确测量海洋中的生物体积，如浮游生物的密度和体积分布。
这些数据为研究者提供了关于海洋生态系统的宝贵信息，有助于科学家们更好地理解和保护海洋环境。
此外，激光雷达还可以应用于海洋工程和水下文化遗产的保护。
随着离岸能源和沿海工程领域的不断发展，对于水下结构和地理特征的准确探测和监测需求日益增长。
激光雷达可以提供高分辨率和精确的水下地形数据，为海洋工程和维护提供支持。
同时，激光雷达还可以用于水下文化遗产的保护和考古研究。
通过对水下遗址的扫描和三维重建，可以帮助研究者更好地了解古代文明和历史遗留下来的物质文化。
然而，激光雷达在水下探测和海洋科学中的应用也面临一些挑战。
首先，激光雷达在水下的传播距离相对有限，受到水的吸收和散射的影响。
其次，水下环境中的浑浊度和悬浮物会降低激光雷达的测量精度。
此外，激光雷达在海洋环境中的长期使用也需要考虑电池寿命和维护等问题。
综上所述，激光雷达在水下探测和海洋科学中具有重要的应用价值。
无人机在海洋环境监测中的作用如何
无人机在海洋环境监测中的作用如何海洋，占据了地球表面约 71%的面积，是生命的摇篮和人类未来发展的重要资源宝库。
然而，随着人类活动的日益频繁和工业化进程的加速，海洋环境面临着越来越多的威胁和挑战，如海洋污染、生态破坏、气候变化等。
为了更好地保护和管理海洋环境，及时、准确地获取海洋环境信息至关重要。
在众多的监测手段中，无人机技术以其独特的优势，正逐渐成为海洋环境监测领域的重要力量。
无人机，即无人驾驶飞行器，是一种通过遥控或自主飞行来完成各种任务的航空器。
它具有灵活、高效、低成本、高分辨率等优点，能够在海洋环境监测中发挥多种重要作用。
首先，无人机能够实现大面积的快速监测。
传统的海洋监测方法，如船舶监测和浮标监测，往往受到监测范围和时间的限制，难以在短时间内获取大面积的海洋环境信息。
而无人机可以在短时间内飞行数百公里，对广阔的海域进行快速扫描，大大提高了监测的效率和覆盖范围。
例如，在监测海洋溢油事故时，无人机可以迅速到达事故现场，对溢油的范围、形状和扩散趋势进行实时监测，为应急救援和污染治理提供及时准确的信息。
其次，无人机能够获取高分辨率的监测数据。
海洋环境是一个复杂多变的系统，许多环境要素的变化需要高精度的监测数据来反映。
无人机搭载的各种传感器，如高分辨率相机、多光谱成像仪、激光雷达等，可以获取到厘米级甚至毫米级的图像和数据，能够清晰地分辨出海洋中的微小物体和细微的环境变化。
例如，在监测海洋赤潮时，无人机搭载的多光谱成像仪可以准确地识别赤潮的分布范围和发展态势，为赤潮的预警和治理提供科学依据。
再者，无人机能够在恶劣的海洋环境条件下进行监测。
海洋环境常常受到风浪、海流、低温等恶劣条件的影响，给传统的监测手段带来很大的困难。
而无人机可以在恶劣的天气条件下飞行，不受风浪和海流的限制，能够深入到危险的海域进行监测。
例如，在监测台风过后的海洋环境时，无人机可以穿越狂风巨浪，对海岸线的侵蚀情况、海洋生态系统的受损情况进行监测，为灾后重建和生态修复提供重要的参考。
海面溢油多维度光学遥感检测与油种识别方法
海面溢油多维度光学遥感检测与油种识别方法contents •引言•海面溢油遥感检测技术•油种识别方法•实验与分析•研究成果与应用前景•参考文献目录CHAPTER引言研究背景与意义02研究现状与问题溢油遥感图像的分辨率和油膜厚度对检测与识别结果的准确性具有重要影响。
研究内容与方法CHAPTER海面溢油遥感检测技术油膜与海水光谱差异局限性基于光谱特征可见光遥感检测技术03局限性01基于热特征02油膜与海水热辐射差异基于微波反射特征油膜与海水反射差异局限性CHAPTER油种识别方法基于谱特征的油种识别01020304谱特征提取特征匹配优点缺点特征提取从溢油图像中提取与油种相关的特征，如颜色、形状、纹理等。
油种分类缺点需要大量训练样本，且对硬件资源要求较高。
训练样本采集收集不同油种、不同环境条件下的溢油图像作为训练样本。
模型训练优点能够处理多维度数据，精度较高。
010203040506采用深度神经网络模型，如卷积神经网络（CNN）等，对溢油图像进行自深度神经网络模型需要大量数据来训练模型，且模型设缺点对溢油图像进行预处理，如去噪、增强等，以提高识别精度。
数据预处理油种分类能够自动提取特征，精度较高，且对硬件资源要求较低。
优点0201030405CHAPTER实验与分析数据采集数据预处理数据采集与处理对不同模型的分类准确率、误判率、运行时间等指标进行对比和分析，评估各种模型的优劣。
实验设计与结果分析结果分析实验设计结果对比结果讨论结果对比与讨论CHAPTER研究成果与应用前景提出了一种基于多维度光学遥感数据的海面溢油检测与油种识别方法，实现了对海面溢油的高精度、快速、大面积的监测。
通过对不同类型油污的光谱特征分析和模式识别，实现了对海上溢油的油种分类和油污浓度的定量评估。
方法在多个实地试验中得到了验证，结果表明该方法在海面溢油检测和油种识别方面具有很高的精度和实用性。
研究成果总结该方法可广泛应用于海洋环境监测、海洋渔业、海洋交通运输等领域，提高对海洋环境的保护和管理水平。
多光谱成像技术在海洋水质与生态探测中的应用
多光谱成像技术在海洋水质与生态探测中的应用海洋水质与生态状况对于维护海洋的健康与可持续发展至关重要。
随着科学技术的进步，人们对于海洋的监测与评估需求也越来越迫切。
在这方面，多光谱成像技术成为了一种有效的工具，它能够提供详细且准确的海洋水质和相关生态信息。
多光谱成像技术是一种集光、机械、电子和计算机技术于一体的高新技术，它以频谱为基础，通过记录多个波段的光谱信息来获取海洋中特定区域或全局的水质和生态数据。
相比于传统的实地采样和化验分析，多光谱成像技术具有高效、高时空分辨率和非接触的优势，能够实时监测海洋水质和生态的变化。
多光谱成像技术在海洋水质监测方面具有广泛的应用。
首先，利用多光谱成像技术可以准确获取海洋中的水质参数，例如水中溶解氧、叶绿素-a浓度、悬浮物含量等。
这些参数能够反映出海洋的富营养化程度、水体透明度等重要指标，对于评估海洋生态系统的健康状况和水域治理具有重要意义。
其次，多光谱成像技术还可以用于监测海洋中的藻华。
藻华是一种富含叶绿素的浓度异常偏高的生物现象，对于海洋生态环境和水产养殖具有潜在的威胁。
通过多光谱成像技术，可以及时发现和跟踪藻华的分布情况，为相关部门提供重要的决策支持。
此外，多光谱成像技术还可以用于检测和评估海洋中的沉积物。
海洋中的沉积物是由多种因素形成的，其颗粒大小、组成成分和分布特征对于海洋底质的状况有着重要的影响。
通过多光谱成像技术，可以获取海底沉积物的分布情况，提供海洋底质状况评估的重要依据。
多光谱成像技术在海洋生态探测方面的应用同样具有重要意义。
通过获取海洋中不同海洋生物的光谱信息，可以实现对海洋生态系统的单体和群体分析。
同时，多光谱成像技术还可以检测海洋生态系统中的生物量、生物多样性和生态系统健康状况等指标，为海洋保护与管理提供科学依据。
总之，多光谱成像技术在海洋水质与生态探测中具有广泛的应用前景。
通过准确获取水质参数、监测藻华分布、评估沉积物状况以及分析海洋生态系统，多光谱成像技术为海洋环境保护和可持续发展提供了重要工具和数据支持。
水下探测激光雷达在水下探测中的应用案例
水下探测激光雷达在水下探测中的应用案例激光雷达作为一种高精度、高分辨率的测量工具，在水下探测领域发挥着重要的作用。
它利用激光器发射出的激光束，通过接收激光束反射回来的信号来测量物体的距离和位置。
在各个领域中，水下探测激光雷达都有着广泛的应用。
首先，水下探测激光雷达在海洋勘探中有着重要的作用。
比如，在沉船勘探中，激光雷达可以通过扫描水下的海底地形，获取地形数据，进而确定沉船的位置和形状。
这在水下考古学和历史研究中具有重大意义。
同时，在海洋资源勘探中，激光雷达可以帮助测量海底沉积物的厚度和组成，为资源开发提供重要的参考数据。
其次，水下探测激光雷达在海洋生态环境保护中也发挥着重要作用。
例如，在水下生态系统的监测中，激光雷达可以通过测量水下生物的形态和数量，来评估生态系统的健康状况。
此外，在水下污染物的监测和溢油事故的应急响应中，激光雷达可以快速获取水下污染物的分布情况，为清理工作提供准确的数据支持。
第三，水下探测激光雷达在海上交通安全中具有重要意义。
例如，在水下障碍物检测中，激光雷达可以迅速扫描周围环境，判断是否存在水下障碍物，为航行提供警告和避让建议。
此外，在水下管线和电缆的巡检中，激光雷达可以准确测量管线和电缆的位置和深度，确保船只在航行过程中不损坏地下设施。
最后，水下探测激光雷达在水下建筑和工程中具有广泛应用。
例如，在海底管道铺设和维修中，激光雷达可以帮助确定管道的位置和形态，并指导人员的操作。
此外，在水下考古和文物保护中，激光雷达可以获取文物的三维模型，为保护和研究提供重要的数据支持。
综上所述，水下探测激光雷达在水下探测中发挥着重要的作用。
无论是在海洋勘探、生态环境保护、海上交通安全还是水下建筑和工程等领域，激光雷达都扮演着不可替代的角色。
随着技术的不断发展，相信水下探测激光雷达的应用将会更加广泛和深入。
这将为人类更好地了解和保护水下世界提供强有力的支持。
激光雷达在海洋水体污染监测中的应用
激光雷达在海洋水体污染监测中的应用激光雷达（LIDAR）作为一种高精度的探测技术，已在海洋科学领域展现出巨大潜力。
它具备高分辨率、高灵敏度和长测距等特点，在海洋水体污染监测方面有着广泛的应用。
本文将探讨激光雷达在海洋水体污染监测中的应用，并介绍其工作原理和优势。
激光雷达是一种通过发射激光束并接收返回信号来测量距离和形状的技术。
它利用激光束与目标物之间的相互作用，获取目标物表面的精确三维信息。
在海洋水体污染监测中，激光雷达可以被用来获取水质参数、监测海洋生态系统以及检测污染物。
首先，激光雷达可以实时获取海洋水质参数的数据。
通过测量水体的透明度和颜色，激光雷达可以确定水质参数，如浊度、叶绿素浓度和溶解有机物含量。
这些参数对于评估水质和水体的生物活动至关重要。
激光雷达的高分辨率和高灵敏度使其能够提供准确的数据，能够帮助科学家们更好地监测和研究海洋水体的污染情况。
其次，激光雷达在监测海洋生态系统方面具有独特的优势。
海洋生态系统是地球生物多样性的重要组成部分，也是全球碳循环和气候变化的重要因素。
通过使用激光雷达，我们可以实时监测海洋生态系统的动态变化，比如浮游生物的数量和种类。
这些数据对于评估海洋生态系统的健康状况以及污染物对生态系统的影响至关重要。
因此，激光雷达在海洋生态系统监测中的应用具有重要的科学意义。
最后，激光雷达在检测污染物方面也具有广泛的应用。
污染物是海洋生态系统中的一大威胁，对海洋生物和人类的健康造成严重影响。
激光雷达可以帮助科学家们迅速准确地检测海洋中的各种有害物质，如石油污染、化学物质以及微塑料等。
通过获取污染物的分布和浓度，我们可以更好地评估污染物的来源和扩散程度，并采取相应的措施来减少其对海洋生态系统的影响。
总结起来，激光雷达在海洋水体污染监测中的应用具有广泛的潜力。
它可以实时获取水质参数、监测海洋生态系统以及检测污染物。
激光雷达的高分辨率、高灵敏度和长测距等特点使其成为一种理想的工具，能够帮助我们更好地了解和保护海洋环境。
海洋石油采油平台的溢油监测系统
(8～14μm)的光，来探测物体的热辐射。
热成像把热辐射转化为灰度值，再利用各物体的灰度值差异来成像，从而发现和识别目标。
通过先进的图像处理技术，对油、海水、设备进行实时监测。
热成像监测方式为视频监测方式的一种，利用热成像摄像头，对海面和作业管道设备进行实时监测和测温，通过监测设备、海水和油的温度差异，可对溢油现象进行监测，及时报警，可视化应用，方便快捷，准确度高。
同时，热成像监测结合图像识别技术，也可以用异物进入差异法，发现海上溢油。
1.3.2 系统特点其优点是可以实现在线24h 全天候、自动溢油监测和报警记录，监测的油品种类多。
缺点：采用热成像法时只显示物体热轮廓，油污在短时间后会变成与海水温度一样，致使探测困难，误报率高。
采用差异法时，需要有全面的数据库进行对比，目前该数据库尚不完整，存在漏报、误报的可能。
1.4 紫外光诱导荧光技术1.4.1 系统原理紫外光诱导荧光溢油监测是基于水面荧光技术和快速筛选法，主要由脉冲紫外LED 灯、接收光学系统、控制处理电路等组成。
采用365nm 的脉冲紫外光束可以激发监测水域中的油分子产生荧光，接收光学系统收集产生的荧光信号作进一步的处理。
接收到的信号立即由集成分析控制器软件进行分析。
1.4.2 系统特点其优点是可以实现在线24h 全天候自动溢油监测和报警记录，可监测适用的油品种类多，同时可以在复杂的有机组合物中，以高的灵敏度和高选择性区分单个组分的光谱特性。
缺点：紫外光监测只可定点监测、监测范围小，抗干扰能力较差，容易误报。
1.5 遥感技术1.5.1 系统原理遥感溢油监测模式有卫星遥感、船舶遥感、飞机遥感和雷达遥感。
目前，适用于海上平台的固定式雷达组网溢油监测技术已经进入应用阶段，其对油膜的存在是比较敏感的，雷达影像经过处理，就能够辨别出溢油区域。
这是遥感技术主要的探测手段。
雷达波穿透力强，受天气影响较小，也不受白天黑夜的影响。
0 引言随着我国海洋石油勘探和开采规模不断扩大，海洋钻井、采油平台、海底管线逐渐增多，而这些设备一旦发生溢油事件，将对海洋环境造成长远的永久性影响。
《应急产业重点产品和服务指导目录 》 全文
《应急产业重点产品和服务指导目录（2015年）》（全文）根据《国务院办公厅关于加快应急产业发展的意见》（国办发〔2014〕63号，简称《意见》）任务安排，工业和信息化部、国家发展改革委近日印发了《应急产业重点产品和服务指导目录（2015年）》（简称《指导目录》）。
《指导目录》是落实应急产业扶持政策的重要依据，有利于引导社会资源投向应急产业领域，更好地指导各部门、各地区发展应急产业，共同把应急产业培育为新的经济增长点，提高处置突发事件的产业支撑能力。
编制《指导目录》是开展应急产业发展工作的一项基础性工作。
《指导目录》涉及内容参考了《产业结构调整指导目录（2011年）》及其修订本，充分吸收了《外商投资产业指导目录（2015年）》、《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》、《消防产品目录》等中的应急产品和服务，同时广泛征求部门、地方、相关研究机构、行业协会和专家学者的建议，坚持专业性、前瞻性、包容性原则，重点选择有利于增强应急产业自主创新能力和提高应急保障水平的专用产品和服务。
《指导目录》确定的重点方向与应急物资的区别是，应急物资广义上包括生产、流通和使用各环节在处置突发事件中可以用到的应急产品，而《指导目录》确定的是当前和未来处置突发事件需要研发和掌握的专用应急产品，范围相对有限，目标更加突出。
《指导目录》根据《意见》确定的四个重点领域及其发展方向，再进一步细分产品和服务，形成了一个领域、发展方向、细分产品和服务三级结构。
一级分别为监测预警产品、预防防护产品、处置救援产品和应急服务产品等4个领域，二级分别为自然灾害监测预警产品、事故灾难监测预警产品等15个发展方向，三级分别为地震灾害监测预警产品、地质灾害监测预警产品等266个细分产品和服务，其中监测预警69项、预防防护49项、救援处置108项、应急服务40项。
总体上看，《指导目录》明确了今后一段时间国家重点鼓励发展的应急产品和服务内容，涵盖了消防产业、安防产业、安全产业、防灾减灾产业、信息安全产业、公共安全产业、应急救援产业、医疗救援产业、应急通信、应急物流等等，涉及装备、材料、医药、轻工、化工、电子、通信、物流、保险等。
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第40卷第7期红外与激光工程2011年7月Vol.40No.7Infrared and Laser Engineering Jul.2011多通道海洋荧光激光雷达溢油监测系统赵朝方，李晓龙，马佑军(中国海洋大学海洋遥感研究所，山东青岛266003)摘要：主要介绍了可用于海上溢油监测的多通道海洋荧光激光雷达系统及实验研究。
该激光雷达系统采用Nd:YAG激光器三倍频激光(355nm)作为探测光源，使用口径为20cm的卡塞格林望远镜接收海面返回的荧光信号，经光栅光谱仪分光后对380~690nm范围内的荧光信号进行采集。
通过实验室激光诱发油样本的荧光数据分析，研究了不同溢油种类的荧光光谱特征，并给出了区分溢油污染程度的快速分析方法。
2009年以来在青岛近海进行多次实验并分析不同的海面污染类型和污染程度，实验结果表明，该雷达系统海面溢油监测性能可靠，能够准确判别溢油种类，并可区分溢油污染程度。
最后讨论了雷达探测中存在的噪声影响。
关键词：多通道海洋荧光激光雷达；溢油；荧光光谱；Raman散射中图分类号：P715.7文献标志码：B文章编号：1007-2276(2011)07-1263-07Multi-channel ocean fluorescence lidar systemfor oil spill monitoringZhao Chaofang,Li Xiaolong,Ma Youjun(Ocean Remote Sensing Institute,Ocean University of China,Qingdao266003,China)Abstract:A multi-channel ocean fluorescence lidar system for oil spill monitoring(MOFLOS)was introduced.In this system,the third harmonic of a Nd:YAG laser(at355nm)was used as the excitation source,and the backscattered fluorescence from sea surface collected by a20cm Cassegrain telescope was dispersed by a diffraction grating spectrometer with the spectral range of380-690nm.The oil fluorescence spectrum classification was studied on the basis of the characteristics of oil samples′fluorescence spectra measured in the laboratory,and a method was given to classify the different levels of water quality deviating from normal state due to oil pollution.The lidar was used to carry out several field experiments since2009,and various types and extents of oil pollution on the surface of seawater were measured and analyzed.All these experimental results show that the ocean fluorescence lidar system owns the capability of detecting oil spill at ocean surface,identifying the oil type and distinguishing the levels of oil pollutions.Finally,the impacts of solar background and system signal-to-noise were discussed.Key words:multi-channel ocean fluorescence lidar;oil spill;fluorescence spectrum;Raman scattering收稿日期：2010-11-05；修订日期：2010-12-03基金项目：国家高技术研究发展计划(2006AA06Z415)作者简介：赵朝方(1965-)，男，教授，博士生导师，主要研究方向为卫星海洋遥感、激光探测技术。
Email:zhaocf@红外与激光工程第40卷0引言海洋激光雷达溢油监测技术作为海面溢油遥感监测领域的一项前沿技术，具有高效、实时、溢油种类识别、全天时工作等优点，是大面积海洋溢油监测、海洋环境调查最具有前景的技术之一。
20世纪70年代，美国NASA和NOAA联合研制了机载海洋激光雷达(AOL)系统[1]，主要用于测量海表层叶绿素、可溶性有机物、薄油膜和海水光学参数。
20世纪90年代，德国Oldenburg大学致力于海面溢油激光监测的研究，并成功研制了海洋激光雷达系统(OLS)[2]，应用于溢油海域的实时监测。
另外，加拿大、法国、意大利等国家也相继研制成功了用于溢油监测的机载激光雷达系统[3]。
2001年，中国海洋大学海洋遥感研究所在“863”计划的支持下致力于海洋激光雷达的研制，成功研制了多套海洋荧光激光雷达用于海洋环境参数的测量。
2006年，在该计划的继续支持下，开展多通道海洋激光雷达溢油监测技术的研究，并完成多次水面油膜探测实验。
文中主要通过对现场实验数据分析，开展溢油种类判别和溢油污染程度区分的工作，检验该雷达系统的溢油探测性能。
1激光雷达系统多通道海洋荧光激光雷达溢油监测系统(MOFLOS)主要由同轴发射与接收模块、多通道光电转换模块和数据采集模块3部分组成。
(1)同轴发射与接收模块主要部件包括脉冲激光器、激光谱线反射镜、激光高反镜、卡塞格林望远镜。
三倍频Nd:YAG脉冲激光器作为激发光源，探测波长为355nm，脉冲功率大于40mW；卡塞格林望远镜口径为200mm。
相对于旁轴接收光路，同轴光路结构易于实现目标不同距离的测量调节，采用小视场角时就能够有效接收目标信号，从而提高了雷达接收系统的信噪比。
(2)多通道光电转换模块由分光结构和光电转换两部分构成。
分光结构中使用的闪耀光栅参数为600刻痕/mm，光谱分辨率为10nm；采用多通道光电倍增管(PMT)作为光电转换元件。
在PMT信号输出端采用脉冲信号放大电路对微弱荧光信号转换的电流进行放大。
(3)数据采集及处理模块主要由数据采集卡和工控机组成。
数据采集卡支持RTSI总线同步技术，可实现多卡同步采集，采样率为60MHz；采用扩展插槽式工控机，设置与采集卡相配套的插槽。
同时采用探测激光脉冲前沿的外部光电触发电路为采集卡提供触发信号[4]并测量激光能量抖动，采用高速PIN 管作为光电转换部件。
外部光电触发电路、数据采集卡和工控机系统构成信号采集、储存与处理的硬件基础，采用VC++编程环境编写用户界面并实现数据的实时处理和显示功能。
激光雷达系统结构示意如图1所示。
355nm激光诱导海面和表层海水中的物质发射荧光，荧光信号被望远镜接收后进入多通道光电转换系统，经光谱仪分光后由PMT阵列接收并转换为电信号。
放大输出的24个通道信号，经数据采集卡进行模数转换，计算机通过程序对采集到的数据存储和调用，最后由自行开发的软件进行分析后实时显示探测结果。
图1多通道海洋激光雷达结构示意图Fig.1Sketch map of multi-channel ocean fluorescence lidar system for oil spill monitoring在保证系统溢油探测性能的前提下，依据主成分分析法选取油荧光光谱的特征通道[5]，并综合考虑表层海水物质的荧光特征，系统的工作光谱范围选定为370~570nm(第1~第20通道，10nm/通道)，590~ 600nm(第21通道)，610~620nm(第22通道)，640~ 650nm(第23通道)，680~690nm(第24通道)。
因此，1264第7期该雷达可以用于探测海表面油膜、海水可溶性有机物(DOM)和叶绿素等多种目标，通过信息提取可以获得多种海洋参数，为目标的识别和分析提供参考。
2溢油信息提取2.1溢油种类识别荧光光谱是进行溢油识别的重要特征，利用荧光光谱可以实现溢油种类的区分。
在实验室环境中，采用355nm激光诱导21个油样本的荧光，利用雷达的光电转换模块和数据采集模块采集光谱数据。
常见的油样本可被分为3类，即原油、中质油(如柴油)和轻质油(如汽油)。
对样本荧光光谱进行面积归一化处理后，这3类油的典型荧光光谱如图2所示。
分析表明：在355nm激光诱导情况下，原油类的光谱覆盖范围最宽(400~650nm)，且仅有一个特征峰位于500~520nm之间；中质油和轻质油的荧光光谱信息主要分布在400~600nm范围内，但中质油具有两个特征峰，分别位于410~450nm和490~500nm 两个波段。
对3类油荧光光谱在400~490nm范围内进行一阶求导后，原油的一阶导数均方差最小。
在溢油识别过程中，雷达首先对探测到的荧光信号进行溢油种类判断，然后调用荧光光谱库中的样本荧光光谱进行匹配。
图2常见油类的荧光光谱图Fig.2Typical spectra of oil samples from the three main oil groups 2.2溢油污染程度鉴别实现溢油污染程度的实时鉴别，是针对海面溢油事件做出快速反应的关键。
探测到溢油时，雷达测量的荧光光谱主要由3部分组成，即水体Raman信号、水体DOM荧光信号和水面油荧光信号[6]。
由于水面油膜的光学衰减作用，水体Raman信号和DOM 荧光信号均会减弱，同时油荧光信号增强。
因此，在溢油污染程度不同的情况下，雷达探测到的荧光谱形会发生变化。
在海洋溢油事故中，原油是最常见的污染油类，也是产生环境危害最为严重的溢油种类。
实验室中以海水样本作为背景水体，采用原油样品制作不同污染程度下的水面油膜，所测得的荧光光谱经面积归一化后如图3所示。
图3(a)~(d)分别为无溢油污染、轻度溢油污染、严重溢油污染及溢油污染对比图。
通常的海水荧光光谱中，DOM荧光峰位于450nm处，而此次样本的荧光光谱除了在450nm处有特征峰外，位于500nm 处也出现明显的峰，如图3(a)所示，这是由于海水样本中腐殖质成分不同而引起的[7]。