杨俊芳, 万剑华, 马 毅, 姜宗辰, 胡亚斌

高光谱特征波段在海洋典型溢油油种识别中的精度评估

杨俊芳1, 万剑华1, 马 毅2, 3, 姜宗辰2, 4, 胡亚斌2

(1. 中国石油大学(华东), 山东 青岛 266580; 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. 山东科技大学, 山东 青岛 266590)

溢油种类精准识别对快速有效地治理污染具有重要的意义, 高光谱遥感在海面溢油油种识别中至关重要。为探讨海洋典型溢油油种识别的高光谱特征波段范围, 通过设计室外模拟溢油实验, 在获取原油、燃料油、柴油、汽油和棕榈油等5种油种的实测高光谱数据基础上, 运用因子分析和光谱标准偏差分析法遴选溢油油种的光谱特征波段, 并利用支持向量机模型开展基于光谱特征波段的油种识别精度评价。结果表明, 基于光谱标准偏差分析和因子分析获得的特征波段的油种识别精度分别是83.33%和90.74%, 与基于全波段的识别精度相比, 整体精度分别提高了3.7%和11.11%。选取的特征波段(360~540 nm, 560~600 nm, 610~630 nm, 640~660 nm)可作为5种油种相互区分的最佳高光谱波段。

高光谱数据; 光谱分析; 最佳波段; 油种识别; 精度评价

近年来, 海上溢油事件频发, 石油及其制品进入海洋, 对世界海洋环境、人类健康和经济发展造成严重危害[1-4]。海面溢油类型涉及溯源处罚和清理方案的制定, 溢油种类精准识别对快速有效地治理污染有重要的意义。油膜的光谱特性与它们的化学成分、基本分子振动及其组合有关, 不同种类油品的光谱吸收特征是区分油品种类的重要依据[5],确定油种的特征波段对油种识别具有重要指导意义。……