【摘 要】
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海面溢油是最常见、最严重的水体污染,对环境和经济造成了无法估计的伤害,并且威胁到人类安全,因此对溢油海面进行探测和识别是必要的。凝析油、仪扬油、GII油是工业常用的燃料原油,本文对这三种油膜和海水的散射特性及Mueller矩阵进行了研究,具体工作如下:1.通过线性滤波法生成了随机粗糙海面,基于基尔霍夫近似法分析了光波在粗糙海面和油膜上的散射情况,得到了空间散射场的表达式,数值模拟了入射面内不同摩擦
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海面溢油是最常见、最严重的水体污染,对环境和经济造成了无法估计的伤害,并且威胁到人类安全,因此对溢油海面进行探测和识别是必要的。凝析油、仪扬油、GII油是工业常用的燃料原油,本文对这三种油膜和海水的散射特性及Mueller矩阵进行了研究,具体工作如下:1.通过线性滤波法生成了随机粗糙海面,基于基尔霍夫近似法分析了光波在粗糙海面和油膜上的散射情况,得到了空间散射场的表达式,数值模拟了入射面内不同摩擦风速下s波和p波被凝析油、仪扬油、GII油三种油膜和海水表面散射的散射光强分布,结果表明海水和油膜具有相似的散射光强分布,均在反射方向附近散射最强,s波散射光强大于p波,油膜散射光强峰值大于海水,且油膜和海水折射率相差越大,散射光强峰值的差值越大,但随着摩擦风速增大,差值减小,很难再区分油膜和海水。2.数值计算了不同摩擦风速下,入射角、散射角、散射方位角变化时海面和油膜的Mueller矩阵,分析了摩擦风速、入射角、散射角、散射方位角对Mueller矩阵的影响。结果表明:入射角、散射角、散射方位角变化时,海面和油膜的Mueller矩阵分量均呈对称（或反对称）分布,并且随散射方位角增大,m00、m01、m10、m11、m22、m23、m32、m33八个分量以180°散射方位角为轴呈左右对称,其余八个分量以180°为轴呈中心对称。海水m01/m00和m10/m00在入射角为53°（海水布儒斯特角）时有最大值,油膜在入射角为56°（油膜布儒斯特角）时有最大值,且不受摩擦风速影响;入射面内,海水m01/m00、m10/m00在散射角等于入射角处（55°）有最大值,m22/m00、m33/m00在40°有极大值,油膜的m01/m00、m10/m00在56.5°有最大值,m22/m00、m33/m00在35°有极大值;摩擦风速较小时,海水的m03/m00、m13/m00、m23/m00、m30/m00、m31/m00和m32/m00始终为0,而油膜不为0,海水和油膜的这些差异能够区分海水和海面油膜。研究结果为识别海上油膜提供了理论依据。
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