首先，从海洋溢油的危害性来看,石油及其炼制品(汽油、煤油、柴油等)在开采、炼制、贮运和使用过程中进入海洋环境而造成的污染，是目前- -种世界性的严重的海洋污染。其中,石油对海洋环境的危害性最大。石油入海后即发生一-系列复杂变化，包括扩散，蒸发，溶解，乳化，光化学氧化，微生物氧化，沉降，形成沥青球，以及沿着食物链转移等过程。这些过程在时间、空间上虽有先后和大小的差异，但大多是交互进行的。石油进入海洋后，主要是对海洋环境、海洋生物以及水产养殖业带来巨大危害。

海上溢油污染灾害的日趋频繁，引起世界各因对近岸海域的海上溢油倍加关注。实时监测海面溢油，是当今海洋环境监测、预报与应急管理的重要内容之一。发生溢油事故通常会伴随着恶劣的气象条件,这是造成近岸溢油监测难以开展的原因之一。

船舶溢油监测分类，根据搭载传感器的不同平台来分类

目前世界对海洋溢油监测主要分为三大手段:航天监测、航空监测和陆地监测。
      航天监测主要是将传感器搭载与人造地球卫星上,在外层空间对地球大洋进行观测。此种监测手段的优点在于所观测的范围广，观测图像比较直观;缺点主要是成本高，对所搭载的传感器要求很高，容易受到恶劣天气状况的制约，且人造卫星存在重访周期问题，不利于提供溢油状况的连续追踪图片。
        航空监测主要是将传感器搭载与巡航飞机上,在距离海面较近的高度对海面进行巡查。此种监测手段的优点在于机动性强，所搭载的传感器种类多，能够得到非常直观的溢油图像，有利于了解溢油的具体情况;缺点是成本较高,无法进行全天候的观测，受到飞机巡航距离的限制，只能观测近海状况，同样也容易受到恶劣天气状况的制约。
      陆地监测主要是将传感器放置于沿海监测基站，对沿海状况进行监测;此种监测手段优点是成本低，可以获得比较直观的溢油图像，对多观测范围内海域可进行24小时全天候监测;缺点是基站固定,观测范围十分有限，同样受到恶劣天气状况的限制。
      以上三种观测手段都有各自的优势与不足，但在当今世界海洋观测领域,航天与航空观测占据了主导地位。在这二者中，虽然航天遥感监测溢油事故相对航空遥感而言，在其灵活性、准确性、传感器应用种类上存在- -定的差距，但它在全天候、全天时以及经济性.上体现出了自己的优势。而今，随着科学技术水平的不断提高，传感器的性能以及计算机技术都有了迅速的发展，航天遥感技术也将在其带动下日趋完善，成为海洋溢油监测的主要途径。

根据所应用的探测技术的不同来分类

目前世界应用的探测技术主要包括微波遥感技术、热红外遥感技术、多光谱可见光遥感技术以及其他一些要干技术。

微波遥感技术:微波遥感技术主要形式是雷达， 雷达监测时采用X波段，该波段雷达工作具有最佳的抗干扰性,能够很好的克服天气因素对电磁波回波产生的影响，在雾、云、雨等恶劣天气下仍能够正常工作，能满足雷达对海面溢油的监测需要。近年来，雷达监测技术研究的领域多集中在合成孔径雷达(SAR)与侧视机载雷达(SLAR)上(0,观测较大范围的海面溢油情况，为及时采取溢油清除等应急措施提供了很好的手段。

热红外遥感技术:热红外遥感技术是指传感器的工作波段在红外波段范围之内的遥感技术。探测的波段- -般在0.76-1000微米之间。是利用红外遥感传感器(例如红外摄影机、红外扫描仪等)探测远距离以外的目标所反射或辐射的红外特性差异的信息，从而确定目标的性质、状态和变化规律的遥感技术。

下面系统介绍一下这两种探测技术的实际应用。先从雷达监测系统说起

溢油雷达监测系统介绍

众所周知，雷达在不停的发射和接收电磁波，由海面反射回来的雷达反射波受到海面上的的风、浪、水面油污染以及海底地形等因素的影响，其杂波包含很多非常有价值的信息，普通的雷达将杂波抑制掉，因此无法提取这些信息，而雷达溢油监视系统是一种创新的雷达传感器，它并不对杂波进行过滤，而是分析处理杂波并提取里面包含的有用信息。通过对杂波进行处理，溢油监测可以有效获取海面溢油、水流、流速、水深、海底地形等各种有用信息，是对现有雷达功能的极大补充。

航海雷达监测海面溢油技术系统框图

该航海雷达系统将雷达收发机输出的信号直接接入计算机处理系统，经过处理后由显示器显示图像。航海雷达系统可以在船舶上进行操作，也可以在生产平台或高架沿海站点进行操作。

监测原理:

海上溢油发生之后，在海面迅速形成一层油膜。由于油膜的表面张力要大于背景海水，油膜的存在对海面产生了平滑效应，使海面粗糙度降低。雷达接收到的电磁波强度与海面粗糙度有关。目标表面越粗糙,目标高度越高，反射波越强。当雷达向海面发射电磁波脉冲时，打到油膜上的大部分电磁波被油膜吸收或者散射掉了，平滑的油膜表面减少了雷达的回波信号。

油膜覆盖海水示意图

因此，受到油膜覆盖的海面对于航海雷达发射出的脉冲波的散射系数明显比周围没有油膜覆盖的清洁海面的要小得多，雷达接收到的油膜回波信号要比清洁海区的雷达回波信号弱。这种差别在雷达图像上明显区分出清洁海区和溢油区，即清洁海区回波信号比较强，是高亮度显示，而溢油区回波信号很弱，在图像上呈黑区显示。由此航海雷达能够监测到海面溢油，如图2.2所示。

应用自主研发的航海雷达图像记录仪提取到雷达扫描的溢油图像，将图像信号转换为数值信号,采用雷达图像处理技术识别和解译油膜性质，计算相应的溢油参数。

雷达回波信号的大小与发射的电磁波的波长、偏振方向有关，也与油膜的性质有关。环境因素对雷达回波信号也有很大的影响，包括海面状况、大气中的分子等。 

海上浮油 性能测试 检测能力

主要功能： 

1.安装在港区或者航道附近

2.支持全天侯水面溢油扫描

3.安装在溢油应急回收船上支持全天候溢油回收作业

4.能在恶劣天气和夜间作业

5.覆盖范围8公里

6.可以测量小目标物体，直径4米（适合海上搜救）

7.可以测量水流、流速、水深、海底地形等数据

8.可以接入VTS、AIS信号

9.界面操作简单

各种监测方式的优缺点

卫星:

➢合成孔径雷达(SAR)➢覆盖范围广

➢数据更新频率:每天飞机:

➢由工作人员目测观察:➢前视红外扫描仪;➢侧视机载雷达;

➢监测最大范围:飞机每侧40Km;➢微波探测仪(MWR) :预估溢油厚度;

➢覆盖范围取决于天气、能见度和加油问题

直升机:

➢由工作人员目测观察;➢前视红外扫描仪;➢可以提供大量现场图像;

➢覆盖范围取决于天气、能见度和加油的可能性问题

本监测系统优势：

➢可以在1至6级风(BEAUFORT 1 ~ 6)的海况下持续监测海面溢油情况;

➢不受能见度和光线的影响;

➢显示器可以看到:➢溢油、范围和位置

➢船的位置、速度和航向➢溢油痕迹

➢预测溢油漂流的速度和方向趋势➢风向

➢波形高度➢海表流速

热红外遥感技术

热红外遥感技术是目前使用比较广泛的溢油污染监测技术。所有的物质,只要其温度超过了绝对零度,就会不断向外发射红外能量。常温的地表物体发射的。

 红外能量主要集中在大于3μm的中远红外区，属于热辐射。它不仅仅与物质的表面状态有关，而且是物质的内部组成和温度的函数。在大气传输的过程中，它能通过3-5um和8-14um两个窗口(26。热红外遥感技术就是利用星载或机载传感器收集、记录地面目标的这种热红外信息，并利用此种热红外信息来识别地面目标和反演地表的参数，如温度、湿度和热惯量等。

由于正常海水与溢油油膜有着不同的辐射能量,利用红外波段的传感器，可测定出这二者的不同辐射能量,经过处理后便可以得到海面溢油油膜的影像。美国在加利福尼亚海岸广泛进行了红外技术监测海面石油污染的研究，证明了在8-14μm的热红外波段中能够清晰地探测出海面的石油污染。星载热红外传感器能够有效地分辨出海面上大面积溢油的范围与形状;航空热红外传感器能够准确地判断出海面油膜覆盖的区域以及其漂移方向和扩散情况，并且得到显示图像，其清晰度往往要高于可见光波段观测得到的图像。

FLIR 红外热像仪是理想漏油检测工具的缘由之一漏油检测原理是基于油和水在温度、热反射和热发射率之间的差异之上。

由于导热性差异，油通常在白天吸热很快，因此它比周围的海水温暖，在热图像上显示为热点。到了晚上，情况刚好相反：油体的放热速度比周围的海水快，因而，油在热图像上显示为一个低温区。在白天，因为油反射来自阳光的热辐射不同，反射油也显示在热图像中。这与油和水反射阳光的程度不同，人眼能看到色彩差的原理相似。

原油泄漏：原油泄漏到海中，不论何种工作环境，在红外热像仪下均无处可藏。热像仪能够检测到漂浮于水上的漏油。据此，研究人员针对不同的海况，从蒲氏零级浪到暴风雨级浪，以不同的视角和同一天的不同时段对5种不同的油做了调查。最后结论是：无论在恶劣的海况、耀眼的阳光、漆黑的环境，还是从任何角度，FLIR海事红外热像仪都精于提供漏油的实时视频和照片。

FLIR 红外热像侈用于夜间漏油检测

发射率不同是漏油检测能有效进行的另一因素。虽然不同种类的油发射率不尽相同，但一般而言要低于水的发射率。这使得热像仪能够在完全黑暗时“看到”漏油，这意味着油回收可以在夜间继续进行。这一点至关重要，因为在油发生下沉、溶解或蒸发前，将漏油收集起来的时间是十分有限的。在白天，热成像系统的性能也优于可见光成像系统。热像仪不仅可以在完全黑暗时检测到漏油，还可以穿透烟雾，灰尘和薄雾。因为可见光成像仪对可见光的依赖性较强，他们对太阳反射和视角的变化也更敏感，而这些因素对热像仪的影响却微乎其微。数字细节增强技术：明辨细微的热差异但并不是所有的红外热像仪都可以检测漏油。要求热像仪对细微的温差十分敏感。

油回收团队使用FLIR海事红外热像仪收集有关油位置的重要信息。无论是发现、控制还是连续清理，FLIR海事红外热像仪对整个回收过程都发挥了巨大作用。FLIR海事红外热像仪可以采用标准连接器与几乎所有现有的视频监控器连接，而且十分容易与其他海事用电子设备集成。各种各样的漏油检测应用热像仪除了在发生事故时可以使用外，对监控储油船与输油船之间的输油过程是否漏油也十分有用，反之亦然。

此外，热像仪也是海岸警卫队或其他执法机构弥足珍贵的工具。他们可以跟踪因在开放水域清洗油罐而非法污染海洋的船舶。热像仪可以监控昼夜间的所有活动，无论天气条件如何。此外，热像仪一旦安装在船中，不仅可用于漏油监控，还可用于夜间导航、船上安保和其他海事应用。

关键词:菲力尔 红外热像 溢油

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来 源：FLIR红外热像仪

编辑：思杨

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