什么是海洋石油污染的遥感监测？

海洋石油污染是各种海洋污染中影响范围最广、危害时间最长、对生态环境破坏最大的一种海洋污染，石油污染监测已经成为遥感手段监测海洋污染中最重要的应用项目之一。

海洋溢油会改变海水的物理性质。油膜和海水之间在热辐射以及对太阳光的反向、散射、吸收方面的差异，导致卫星影像资料中灰度值的不同，使卫星影像在颜色、纹理等方面产生差异，根据各种油污的反照率和热辐射的光谱特征对卫星影像中的海洋溢油进行解译。卫星遥感可以大范围、同步、连续监测海洋溢油，并且成本较低，便于建立海洋溢油监测系统，因此，卫星遥感监测海洋溢油必将成为海洋环境监测的重要手段之一。

石油与海水之间存在很大差别，在许多光谱波段都能将两者分开。油膜在近紫外、蓝、绿、红、近红外波段均能成像，尤其以紫外相片的效果最好，油膜呈白色调，在其他波段相片上也呈浅色调，这是由于油膜表面平滑，反射率较水体高，但是油膜的发射率远远低于水体，因此在热红外图像上呈深色调。此外，根据油膜与海水在微波波段的发射率差异，还可以利用微波辐射计测量二者的亮度温度的差别。如果建立油膜厚度与影像灰度之间的关系，则可以由遥感图像推算油膜厚度并估算污染水面的石油量。

目前，用于水面石油污染监测的传感器较多，有航天的，也有航空的。面对不同类型的遥感数据源，采用不同的方法进行石油污染监测。

1.可见光和多光谱可见光遥感海面油膜：在可见光波段，水面油膜的反射率远大于洁净海面的反射率。利用这种反射率的差别，应用可见光波段的传感器如照相机和摄像机摄制海面油膜影像。海面油膜与穿行于海面的舰船航迹容易发生混淆，现在往往应用多波段照相机或多波段扫描仪等传感器，以提高可见光波段传感器的分辨率。实验表明，在可见光海面石油的航空遥感中，用红光波段航片难于区分油膜与舰船航迹，而在蓝光波段则有可能区分开，但油膜与海水反射率之比的最大值在红光部分，它的比值要比蓝光波段的比值大2～4倍，光谱在0.63～0.68μm的传感器能使油膜和周围干净海水的反差达到最大，因此，可以用红光波段来监测海面油膜，而用蓝光波段来区分油膜、航迹和泥浆水羽流。以达到最佳监测效果。利用星载多波段可见光传感器可用来监测大面积海洋溢油。

2.紫外遥感海面油膜：紫外光波段电磁波的波长小于可见光波段的波长。在其波长范围内，对厚度小于5μm的各种水面油膜敏感。此时，油膜对紫外光的反射率比海水高1.2～1.8倍，有较好的亮度反差。在此波段，可以用备有对紫外光敏感的胶卷的紫外照相机或紫外波段扫描仪来记录海面油膜信息。在图像中，油膜呈白色。但是由于紫外波段电磁波波长短，绕射能力差，它的使用受到很大的限制。

3.红外遥感海面油膜：由于热红外比辐射率的差异，当油膜与海水的温度相同时，它们的热红外辐射强度是不同的，在热红外影像中，油膜却比海水“冷”。因此，油膜的灰度比周围海水大，呈灰黑色。利用工作于该波段的传感器如红外辐射计、红外扫描仪、热像仪等均可测定海水和油膜的不同辐射能量而获得海面油膜的影像。实验证明，在8～14μm的热红外波段中，能够最清晰的探测出海面的石油污染。卫星上的热红外传感器能判别出海面大面积的溢油范围，航空热红外传感器能可靠的辨明海面油膜覆盖区及其飘移于扩散的变化情况。对于厚度小于1mm的油膜，其比辐射率随厚度的增加而增加，所以海面油膜的影像也能反映灰度层次随厚度的变化情况，由此可以确定油膜厚度和分布，推算总溢油量。

4.激光荧光探测海面油膜与油种：激光荧光遥感技术能探明海面污油油种种类，接近实用。激光束在照射海面污油时，将同时产生激光荧光和激光拉曼效应。激光遥感鉴别油种，是以多环芳烃为指标的。激光遥感不仅能迅速描述海面石油污染的分布，而且具有二维绘制能力。不管在白天黑夜或恶劣气候条件下，都能有效地监测海面油污，数据准确可靠。由于激光荧光和拉曼遥感技术在石油污染监测等诸方面具有巨大的实用性和发展前景。受到了世界许多国家的重视。国家海洋局第一海洋研究所于“六五”期间在海面污油激光荧光光谱学特征及激光扫描成像技术的研究方面也取得了可喜的进展。他们用氮分子激光器作为激励光源。由于该类型激光器发出的紫外光易于被污油吸收，且激光的单色性、准直性好及亮度高，所以测量的灵敏度和分辨率大大提高。

5.海面污油的其他遥感监测技术：可利用微波遥感进行海面油膜监测，比如被动方式的微波辐射计、主动反方式的雷达遥感等，这些传感器可以穿透云、雨、雾，具有全天候监测海油膜及其漂移扩散情况的能力；激光扫描成像，利用向海面发射激光束，根据接收到的海面信号反射扫描成像，也可以用来判别海面油膜的范围、面积和厚度，这种方法的优点是能在低光照条件下，实现实时的高分辨率观测，具有影像再现特点，所获资料直观易懂，便于分析。为了探索激光扫描成像在海面溢油监测中应用的可行性和效果，国家海洋局第一海洋研究所在“六五”期间，也进行了这项实验工作。实验中，以He-He激光器作为光源(波长632．8nm，功率10mW)的扫描成像装置进行了实验模拟和现场(船载)原理性实验。结果表明，无论在实验室内还是在海上，该装置均能把水面油膜影像清晰记录下来，油膜影像呈亮白色，边缘清晰，成像距离海面3m；湿度测定法，由于海面大面积油膜的存在破坏了海水正常的蒸发速率，相应地使油膜上空的湿度也大为降低，运用海洋近水面空气层湿度的变化模式，可以显示石油和石油产品污染的海域；声学遥感技术利用水和油膜对声脉冲反射的差异来判别油污，也被用来进行海面油膜的监测。