海面溢油机载多通道激光雷达系统软件开发研究

摘要

经济的快速发展引起人们对石油的需求量剧增，海上石油开采和运输导致的溢油事故使国民经济遭受重大损失，对海洋生态环境产生恶劣影响。在诸多海面油污染遥感监测手段中，机载激光荧光雷达是最有效和最具潜力的一种，它可提供高空间分辨率、高精度的溢油种类和油膜厚度等丰富的溢油信息，帮助相关部门做出溢油应急措施的决策。
　　 2006年，中国海洋大学海洋遥感研究所承担了国家863资源环境技术领域专题课题“机载多通道激光雷达海面油污染监测技术”，旨在研制一套能实时监测海面油污染的激光荧光雷达系统。为了满足该系统的研制需求，本论文基于VisualC++开发了一套实时海上油污染监测系统应用软件。该软件采用模块化软件设计和其他一些比较成熟的软件技术，提高了软件开发效率和质量。利用NI公司TClk同步技术实现多采集卡同步；采用Windows多线程技术实现数据的实时显示、存储和分析；利用ActiveX控件、基于COM的Matlab与VC混合编程完成了软件显示与处理模块的开发。实践应用结果表明，该软件具有一定的稳定性和可靠性，为溢油监测工作提供一个集信息采集、处理和显示于一体的可视化平台，并为其他类似系统的软件开发提供了参考依据。
　　 同时，论文开展了溢油识别算法研究：采用分级的溢油识别模型对油荧光谱进行种类识别。识别过程分为初次识别和二次识别：初次识别采用光谱离散信息角度匹配（SID-SAM）算法从四类油中识别出轻质油、中质油和润滑油；二次识别采用Log_Relief_Lssvm模型进一步识别出原油和重质残渣燃料油。Log_Relief_Lssvm模型首先对输入光谱数据进行归一化、标准化和取对数等预处理，然后运用Relief特征选择算法选取11个特征作为最小二乘支持向量机的输入识别溢油种类。该模型是利用粒子群模型选择算法基于训练数据和识别方法库自动选择的最佳溢油鉴别模型。实例分析结果表明了该模型的有效性。

目录

文摘

英文文摘

谨献

0 前言

1 激光荧光雷达监测海面油污染技术发展综述

1.1 激光荧光雷达监测油污染系统的发展概况

1.2 溢油种类鉴别方法概况．

2 机载激光荧光雷达监测海面油污染的工作原理

2.1 机载激光荧光雷达监测海面油污染基本原理

2.2 机载多通道海洋激光荧光雷达系统组成

3 机载激光荧光雷达海面油污染监测系统的软件开发

3.1 软件概述

3.2 软件需求分析

3.3 机载激光荧光雷达海面油污染监测系统的软件设计

3.4 机载激光荧光雷达海面油污染监测系统的软件实现

3.5 小结

4 基于荧光谱的溢油识别算法研究

4.1 模式识别概述

4.2 粒子群模型选择算法

4.3 分类标准及油荧光谱初步分析

4.4 基于油荧光谱的溢油识别模型

4.5 实验与分析

4.6 实例分析

4.7 小结

5．总结与展望

6．项目支持

参考文献

附录

致谢

个人简历

发表的学术论文及研究成果