杜凯, 马 毅, 姜宗辰, 杨俊芳

海面太阳耀斑区的溢油光学遥感CNN检测方法研究

杜凯1, 2, 马 毅2, 3, 4, 姜宗辰1, 2, 杨俊芳5

(1. 山东科技大学, 山东 青岛 266590; 2. 自然资源部第一海洋研究所, 山东 青岛 266061; 3. 自然资源部海洋遥测技术创新中心，山东 青岛 266061; 4. 空天地海一体化大数据应用技术国家工程实验室, 陕西 西安 710072; 5. 中国石油大学(华东), 山东 青岛 266580)

海面发生大面积溢油事故时, 由于太阳耀斑区的存在, 海面的油膜在遥感影像上会发生明暗的变化。这对溢油的检测会产生严重的干扰。如何在海面太阳耀斑区准确地检测出溢油是目前溢油检测的难题。针对这一问题, 本文利用Landsat7 ETM+多光谱影像数据, 开展了基于卷积神经网络(CNN)的海面太阳耀斑区溢油检测方法研究。通过设置对照实验, 对比支持向量机、最大似然、随机森林等分类方法, 我们发现在相同实验条件下CNN模型的分类精度为95%~99%, Kappa系数为0.92~1, 均高于其他三种分类方法, 表明了CNN模型在海面太阳耀斑区溢油的检测具有更高的精度与一致性。

遥感; 海面溢油; 太阳耀斑区; 卷积神经网络(CNN); 分类

根据国际油船所有者污染联盟(ITOPF)的数据统计, 在20世纪90年代, 共有358次大、中型溢油事故, 造成约113万吨石油泄漏。在20世纪初, 有181次大、中型溢油事故, 造成19.6万吨石油泄漏。2010年至2018年, 发生了59起大、中型的溢油事故, 造成了16.3万吨石油泄漏。海面溢油会污染海洋, 严重破坏海洋生态。2010年4月, 墨西哥湾深水地平线石油平台发生泄漏, 污染了路易斯安那州160多千米的海岸线, 破坏了海滩, 杀死了大量的鱼类, 破坏了整个墨西哥湾生态系统[1]。……