典型海洋溢油污染的高光谱响应机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41371014
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0113.遥感科学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Marine oil spill pollution is the major monitoring object in ocean environment. Different oil spill pollution types, such as oil slicks, oil-water mixture and black floating oil, could be produced in the oil transport and weathering processes and brought more damage to ocean environment. Identifying and estimating these marine oil spill types would help to oil spill recovery processing method selection, valuation of loss and claim indemnity. The light reflection, transmission, refraction and scattering effects of oil slick, oil-water mixture and black floating oil are difference. Therefore, the spectral response characteristics of these oil spill pollution types are difference. Hyperspectral remote sensing technology has the advantage of fine spectrum feature recognition, and played an important role in marine oil spill remote sensing research. However, the researches of hyperspectral response mechanism of these pollution types are still not perfect. In this project, marine diesel oil and crude oil would be used to simulate the oil slick with different thickness, the oil-water mixture with different concentration and the black floating oil with different viscosity in experiments. The spectral reflectance, physical and chemical parameters and some optics parameters of these samples should be collected and used to analyze the hyperspectral response characteristics, mechanism and changing rules of different oil spill pollution types. Based on optical radiation transmission analysis, some quantitative hyperspectral remote sensing models should be built by us for oil spill volume estimating. This research will improve oil spill optical remote sensing and provide more theory and method reference for future research.
海洋溢油污染是海洋环境监测的重点对象。溢油在迁移转化过程中,会形成海面油膜、油水混合物与黑色浮油等污染类型,危害会进一步扩散并加剧。识别与估算这些溢油污染具有重要的意义,有助于溢油回收处理方法的选取,损失评估与索赔。不同厚度海面油膜、不同浓度油水混合物与不同粘稠度黑色浮油对入射光的反射、折射、透射与散射作用各不相同,因此这些典型溢油污染的光谱响应特征差异明显。高光谱遥感技术具有识别地物精细光谱的优势,已经在海洋溢油遥感研究中发挥了重要作用,但典型溢油污染的光谱响应机理研究尚不完善。本项目选取典型原油与船用重柴油,设计海面油膜、油水混合物与黑色浮油的高光谱遥感实验,测量相关理化与光学参数,着重分析典型溢油污染的精细光谱响应特征及其变化规律,研究典型溢油污染的反射光谱响应机理,并基于辐射传输理论,构建典型溢油污染的定量遥感反演模型,为海洋溢油污染的高光谱遥感研究与应用奠定方法与理论基础。

结项摘要

进入海洋的石油在风化作用下,会形成多种不同的污染类型,快速准确的识别这些溢油污染类型,能为海洋溢油事故的监测与评估、油气资源勘探等提供有力的技术支撑;故其遥感探测、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。申请人在本项目的支持下,在如下几个方面取得一定的研究成果:(1)阐明海洋溢油光学遥感的分类目标,即溢油污染形成的海面油膜、黑色浮油与油水混合物;基于模拟实验获取了上述典型溢油污染的反射光谱曲线,分析了其对入射光的光学作用过程(如反射、吸收、散射、干涉等),及其产生的光学响应特征,这是光学遥感识别、分类与定量估算的理论基础。(2)基于油膜的亮温控制与模拟实验,定量厘定了油膜厚度、表面亮温、观测时间、传感器参数(温度等效噪声,NE∆T)等要素之间的多维度协同关系,推导出MODIS、Landsat、ASTER等不同星载热红外传感器探测海面油膜厚度的增益系数与效能。(3)针对美国中等分辨率成像光谱仪(MODIS)影像,完善了近红外波段海面油膜归一化耀斑反射率的计算方法,消除了重大误差来源,可用于准确计算海面油膜表面粗糙度和折射率系数。(4)基于偏振模拟实验和偏振卫星观测数据,阐明了海洋溢油耀光反射的偏振遥感机理与优势,能克服光学临界角与表面粗糙度差异产生的不确定性影响。(5)国际上第一次阐明水体遥感反射率峰值(以761 nm为中心)的叶绿素荧光填充效应,发现了荧光遥感有效探测海洋藻类的新途径。在项目支持下,已经发表SCI论文12篇,其中Remote Sensing of Environment,Journal of Geophysical Research: Oceans,Optics Letters等高水平期刊论文5篇;培养/协助培养博士/硕士研究生6人;开展了广泛的国内外交流与合作研究,取得明显效果,合作研究正深入推进。研究成果进一步丰富了海洋溢油光学遥感的理论基础,能为海洋溢油的实时监测、识别分类与定量评估提供更好的解决方案。

项目成果

期刊论文数量(13)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Calculating model for equivalent consumption efficiency in polarization measurement system of oil-spilled on the sea
海上溢油偏振测量系统等效消耗效率计算模型
  • DOI:
    10.1016/j.infrared.2016.07.005
  • 发表时间:
    2016-07
  • 期刊:
    Infrared Physics & Technology
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Xu Jiang;Qian Weixian;Lu Dongming;Lu Yingcheng
  • 通讯作者:
    Lu Yingcheng
海洋溢油与烃渗漏的光学遥感研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    遥感学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陆应诚;胡传民;孙绍杰;张民伟;周杨;石静;温颜沙
  • 通讯作者:
    温颜沙
Refinement of the Critical Angle Calculation for the Contrast Reversal of Oil Slicks under Sunglint
日照下浮油对比反转临界角计算的细化
  • DOI:
    10.1002/2015jc011001
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Journal of Geophysical Research - C: Oceans
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Lu Yingcheng;Sun Shaojie;zhang Minwei;Murch Brock;Hu Chuanmin
  • 通讯作者:
    Hu Chuanmin
基于退偏振特性分辨伪装涂层的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    光谱学与光谱分析
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐将;钱惟贤;路东明;周骁骏;张海越;陆应诚
  • 通讯作者:
    陆应诚
Sunlight induced chlorophyll fluorescence in the near-infrared spectral region in natural waters: Interpretation of the narrow reflectance peak around 761 nm
天然水中近红外光谱区的阳光诱导叶绿素荧光:761 nm 附近窄反射峰的解释
  • DOI:
    10.1002/2016jc011797
  • 发表时间:
    2016-07
  • 期刊:
    JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-OCEANS
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Lu Yingcheng;Li Linhai;Hu Chuanmin;Li Lin;Zhang Minwei;Sun Shaojie;Lv Chunguang
  • 通讯作者:
    Lv Chunguang

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其他文献

中国东海“桑吉”轮溢油污染类型的光学遥感识别
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    科学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陆应诚;刘建强;丁静;石静;陈君颖;叶小敏
  • 通讯作者:
    叶小敏
Spatial attraction algorithm for sub-pixel mapping of multispectral remote sensing images
多光谱遥感图像亚像素映射的空间吸引力算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    Cehui Xuebao/Acta Geodaetica et Cartographica Sinica
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    韩文超;田庆久;陆应诚;HAN Wenchao,TIAN Qingjiu,LU Yingcheng Internationa
  • 通讯作者:
    HAN Wenchao,TIAN Qingjiu,LU Yingcheng Internationa
基于HJ-1星CCD数据的溢油遥感特性分析与信息提取
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    中国科学:信息科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陆应诚;陈君颖;包颖;韩文超;李想;田庆久;张秀英
  • 通讯作者:
    张秀英
基于浮油膜双光束干涉模型的油膜厚度遥感反演理论
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    中国科学:地球科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陆应诚;田庆久;李想
  • 通讯作者:
    李想
海洋一号C 星光学载荷对海面溢油的识别能力分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    遥感学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    沈亚峰;刘建强;丁静;焦俊男;孙绍杰;陆应诚
  • 通讯作者:
    陆应诚

其他文献

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陆应诚的其他基金

海洋乳化溢油等效厚度的光学遥感估算研究
  • 批准号:
    42371380
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    52 万元
  • 项目类别:
    面上项目
溢油海面耀光反射率的遥感估算研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    56 万元
  • 项目类别:
    面上项目
海洋溢油乳化物的光学遥感模型研究
  • 批准号:
    41771376
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    63.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
海面薄油膜的高光谱响应机理研究
  • 批准号:
    41001196
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    19.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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