[发明专利]溢油油水混合率的估计方法、装置、存储介质及计算设备

说明书

本发明公开了一种溢油油水混合率的估计方法、装置、存储介质及计算设备。所公开的方法包括：基于油区的CPSAR观测数据，计算油区像元所对应的协方差矩阵C_CP的主对角线元素的观测比值根据油区像元所对应的实际入射角度值θ和油区像元所对应的观测比值来查找油水混合率查找表，得到油区像元所对应的油膜的油水混合率的估计值所公开的方法能够使用CPSAR的遥感观测数据来准确估计海面溢油油水混合率。

技术领域

本发明涉及海洋环境立体监测领域，尤其涉及一种溢油油水混合率的估计方法、装置、存储介质及计算设备。

背景技术

在海洋石油的遥感监测与评估中，海面溢油是遥感探测的一个重要对象，多光谱、热红外、雷达等诸多遥感领域均对此有一定研究。由于海洋背景复杂，海面受大气影响、水体对电磁波的散射与吸收作用，海面油膜遥感信息表现为弱信息；又由于海面溢油随来源、构成种类、油膜厚度、乳化程度、存在时间的不同，表现为不确定的遥感影像特征；这些因素对海面油膜遥感信息提取存在一定的制约。

目前，国内海面溢油污染检测已经取得了一些成就，针对海面溢油的遥感探测、分类与量化一直是海洋资源与环境遥感研究领域的重点、难点与热点，对于实现海面溢油油膜量的实时、动态、定量、快速测量，到现在为止还没有有效方法。油水混合率是估算溢油量的关键参数，同时也是应对溢油事故特别是制定溢油控制措施和评估分散剂性能必须的重要指标，对溢油数量的准确估算、溢油事故的快速反应具有重要意义。

简缩极化合成孔径雷达(Compact Polarization Synthetical Aperture Radar，CPSAR)是一种新型合成孔径雷达(Synthetical Aperture Radar，SAR)。CPSAR是主动式微波传感器，相对光学传感器，微波能穿透黑暗、云层、灰尘和雾气，具有全天时、全天后观测、高分辨、受干扰少等优点。CPSAR可以搭载在卫星、飞机、船舶上，使用灵活，相对先进的全极化SAR，CPSAR具有刈幅宽、重访周期短的优点，更适合海上大面积监测。目前，印度的RISAT-1(发射于2012年4月26日)和日本的ALOS-2(发射于2014年5月24日)都载有这种新型传感器。同时加拿大的RADARSAT Constellation Mission(RCM)拟定在2018年发射，也载有这种新型传感器，其刈幅可达350km。因此，CPSAR海面溢油油水混合率的研究亟待开展。

综上所述，需要提出结合CPSAR的观测数据来准确估计海面溢油油水混合率的新的技术方案。

发明内容

根据本发明的海面溢油油水混合率的估计方法，包括：

基于油区的CPSAR观测数据，计算油区像元所对应的协方差矩阵C_CP的主对角线元素的观测比值

根据油区像元所对应的实际入射角度值θ和油区像元所对应的观测比值来查找油水混合率查找表，得到油区像元所对应的油膜的油水混合率的估计值

其中，协方差矩阵C_CP的公式如下：

其中，表示约等于，*表示共轭转置，·表示对多个邻近像元进行系综平均，用以去除斑点噪声，S_pq表示复数散射系数，S_pq中的下标p、q是CPSAR的发射和接收电磁波的极化方式，HH表示水平极化，VV表示垂直极化，HV和VH表示交叉极化，表示tilted-Bragg散射模式下的归一化雷达后向散射截面NRCS(Normalized Radar CrossSection)的公式，

NRCS的公式如下：

其中，k_r表示CPSAR的雷达波数，W(·)表示用于描述海表面的粗糙程度的Bragg波数的海浪谱函数，反射函数Γ_pq的公式如下：