[发明专利]溢油海面电磁散射的计算方法

说明书

技术领域

本发明属于海洋微波遥感技术领域，具体涉及一种溢油海面电磁散射的计算方法。 

背景技术

海洋中蕴含着丰富的渔业资源、矿产资源、药物资源以及油气资源等，它与人类的经济活动息息相关。海洋溢油污染具有影响海域范围广、持续时间长、对海洋生物和生态环境破坏大的特点。 

在溢油监测方面，主要有直接探测和遥感探测两种方法。遥感探测主要采用电磁波的方法来区分溢油和海面，目前常用的电磁波有可见光、微波、红外、紫外及激光。合成孔径雷达(SAR，synthetic aperture radar)作为一种全天时、全天候和高分辨率微波遥感技术得到了快速发展，在溢油监测方面发挥了积极的作用，然而高虚警率问题阻碍了SAR溢油监测系统的应用，尽管已提出了许多种SAR溢油识别方法，但该问题仍未得到彻底的解决。溢油海面电磁散射是微波遥感方法探测海面溢油的物理基础，这将有助于改进溢油识别方法，从而降低SAR溢油监测系统的高虚警率。 

在溢油海面电磁散射的计算问题上，涉及到海面电磁散射和溢油对海面的影响两个方面的内容。海面电磁散射的计算方法大致分为有近似法和数值法两种。数值法具有较高的精度，但存在运算量较大的缺点。在近似法中，主要有KA法、微扰法及双尺度法。KA法适用于大起伏的粗糙面，微扰法适用于微起伏的粗糙面，而双尺度法认为海面中同时包含大尺度波和小尺度波，并且小尺度粗糙度是按照表面 大尺度粗糙度的斜率分布来倾斜的。因此，双尺度法的适用范围更广，计算结果较KA法和微扰法更准确。 

关于溢油对海面的影响方面，现有的大多数方法，如文献(N.Pinel，N.Déchamps，C.Bourlier.Modeling of the bistatic electromagnetic scattering from sea surfaces covered in oil for microwave applications[J].IEEE Trans.Geosci.Remote Sens.，2008，46(2)：385-392)，只考虑了溢油对海面频谱的影响，给出了一种溢油海面电磁散射的数值计算方法。但是在该文献中，忽略了溢油对海面方向谱的影响，也未涉及溢油海面的色散关系。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷提供一种适用于溢油海面电磁散射的近似计算，适用范围广、计算准确及运算量小的溢油海面电磁散射的计算方法。 

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案： 

本发明溢油海面电磁散射的计算方法，其特征在于包括如下步骤： 

步骤一、根据海洋环境参数和，计算清洁海面的JONSWAP频谱S(ω)； 

步骤二、根据溢油抑制函数，计算溢油海面的频谱S_oil(ω)； 

步骤三、根据Marangoni波的色散关系和溢油海面的频谱S_oil(ω)，计算溢油海面的方向谱； 

步骤四、采用双尺度法，计算溢油海面的雷达后向散射系数 和 

本发明通过Marangoni波的色散关系和溢油抑制函数来求解溢油海面的方向谱；并采用双尺度近似法来计算溢油海面的雷达后向散射系数，其中，小尺度溢油海浪电磁散射系数采用微扰法来计算，而大尺度溢油海浪斜率的统计分布则采用 Cox-Munk溢油经验模型。与现有技术相比，本发明具有适用范围广、计算准确及运算量小的优点。 

附图说明

图1是本发明方法的流程图 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明： 

如图1所示，本发明溢油海面电磁散射的计算方法，包括如下步骤： 

步骤一：根据海洋环境参数和，计算清洁海面的JONSWAP频谱S(ω)；