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溢油事故的频繁发生,使人们逐渐认识到海面油膜监测以及轨迹数值模拟的重要性。海面溢油轨迹模拟可以帮助人们预测油膜可能污染的区域为相关部门提供紧急预警,或者帮助寻找溢油事故发生地点。然而已有的拉格朗日模型,因其模型参数通常是经验参数,使得模拟的油膜轨迹准确度不够高。目前也有一些方法利用浮标数据及现场实测数据对油膜轨迹进行修正,但是由于这些数据无法在所有溢油事故发生海域及时获取,因此并不是所有的溢油事故都能利用这些方法对模型进行及时修正。针对这个问题,文中提出一种新的方法修正拉格朗日数值模型,该方法基于遥感影像时间序列,可不依赖于天气,气候,且成本低。此外,在本文中还提出一种新的方法来确定溢油事故点的范围,该方法可以不借助油膜的漂移时间直接利用油膜的轨迹交点确定溢油事故源点。 本文主要以ENVISAT ASAR遥感影像,RADARSAT影像为数据源,分别对渤海湾PL19-3溢油事故及墨西哥湾溢油事故进行溢油轨迹模拟。在对PL19-3溢油进行轨迹模拟之前,利用ASAR影像提取的油膜轨迹对模拟该溢油事故的拉格朗日模型进行校正,然后基于校正后的拉格朗日模型模拟油膜轨迹包括正向轨迹和反向轨迹。基于反向轨迹的轨迹交点确定包含所有交点的最小圆,这个最小圆就是溢油事故发生点最可能存在区域。将这种确定溢油源点的方法在墨西哥湾海域进行验证,对RADARSAT影像上提取的油膜进行反向轨迹跟踪确定溢油源点范围,实验结果表明该方法在墨西哥湾海域中也是可行的。 主要有下述结论和创新性研究成果: 1)提出一种新的拉格朗日模型校正方法。 本文主要介绍了海面油膜监测及海面溢油轨迹数值模拟的方法及现状。在此基础上,提出借助ASAR影像校正拉格朗日模型的方法。具体步骤是将遥感影像时间序列中提取的油膜组成油膜的时间点轨迹,以代替传统校正方法中的浮标轨迹参与模型校正。再利用油膜的标准差椭圆代替油膜参与对比,以缩小油膜的模拟轨迹与检测轨迹的差距。此外,考虑到椭圆的中心位置和长轴方向是油膜的两个重要参数,文中提出利用这两参数作为评价参数来衡量模拟油膜与检测油膜的符合度,进而判断模型的优劣并选择合适的模型参数。将该模型校正方法应用于渤海PL19-3事故中,借助获取的三景ASAR遥感影像,校正拉格朗日模型,获得了适合于PL19-3事故的最佳拉格朗日模型。将这个校正模型应用于6月11号和6月13号油膜轨迹的模拟,发现模拟的油膜与检测的油膜符合较好,并且通过比较还可判断出6月19号的油膜K,L,M可能是在6月11号以后渗漏出来。并且获得的拉格朗日修正模型就是油膜在当时的最佳轨迹模型,轨迹模拟的准确度更高。 2)文中提出使用一种新的方法确定油膜事故点范围。该方法利用拉格朗日模型获取油膜的逆向轨迹,然后用逆向轨迹的交点计算出一个包含这些交点的最小圆。该方法可不依赖于油膜的漂移时间来确定油膜到达海表面的位置。通过将这种方法分别应用于PL19-3事故6月19号的油膜和墨西哥湾的油膜,发现轨迹交点的最小圆覆盖了事故发生点及墨西哥湾油气渗漏的位置,并且这些位置离最小圆中心的位置很近。使用这个方法确定溢油渗漏点可大大减少搜索油膜突发事故的范围。 研究中提出的模型校正方法利用遥感影像时间序列,对拉格朗日模型进行校正,校正后的模型模拟的油膜轨迹与影像提取油膜符合较好,该方法因ASAR成像特点,不依赖于气候,且校正后的模型就是适合油膜的最佳模型。通过将轨迹交点最小圆方法应用于渤海PL19-3事故及墨西哥湾油膜之后,发现该方法对两个海域的油膜寻找源点都是适用的,都大大缩短了溢油源点的搜索范围,为尽快找到源点节省了宝贵的时间。