海洋溢油在其风化迁移过程中会形成多种污染类型,如黑色浮油、溢油乳化物和海面油膜,对海洋生态环境具有不同程度的影响。其中,溢油乳化物的危害最不容忽视,其具有水包油相乳化物（Oil-in-water emulsions,OW）和油包水相乳化物（Water-in-oil emulsions,WO）两种形式。遥感是海洋溢油监测的一种重要手段,主要有微波雷达、光学传感、激光荧光、热红外等。溢油乳化物在近红外（Near infrared,NIR）和短波红外波段（Shortwave infrared,SWIR）对入射光具有较强的后向散射特性,从而能够被光学传感器所探测;且烃类物质的“-C-H”键诊断性吸收特征,能够进一步被高光谱传感器所探测,并应用于海洋溢油的估算。由于光谱混合,利用多光谱遥感数据对溢油乳化物浓度进行定量估算依然面临着诸多问题,光谱分辨率、混合像元以及太阳耀光反射对其所产生的影响尚不明确。受光谱分辨率的影响,“-C-H”键的吸收特征不能在多光谱遥感影像上得以展现;如何利用乳化油在NIR、SWIR的反射差异,开展溢油识别与估算还需要进一步研究探讨。本文基于光的吸收、散射原理,开展了乳化物的吸收系数观测实验,分析了两种乳化物的吸收光谱特征;进一步结合Landsat影像,分析了混合效应对溢油估算的影响;并在MODIS影像上模拟了不同的耀光分布,基于“临界角”理论探讨了其在油膜粗糙度及其折射率估算中的应用。主要研究内容如下:（1）开展了乳化油的吸收系数测量实验,获取0.025%～95%之间26组不同浓度乳化油的吸收系数,并结合反射率光谱分析两种类型乳化油的光谱响应特性。（2）进行溢油乳化物多光谱响应特征的模拟和分析。基于乳化油实验光谱,模拟典型多光谱传感器（如Landsat）的光谱响应特征,并在此基础上,以线性混合的方式给出了混合像元的光谱形态特征,分析了乳化油的混合类型、混合浓度与波段响应之间的关系。（3）溢油表面太阳耀光反射的计算与应用。基于Cox-Munk模型,模拟了MODIS（Moderate-resolution imaging spectroradiometer）影像上溢油与背景海水耀光反射率的变化规律,分析了溢油的耀光变化特点,研究了其在油膜粗糙度和折射率估算中的应用前景。（4）面向溢油乳化物的多光谱混合像元特征,兼顾其反射率与光谱形态特征,开展了基于HSV颜色分割的相对含油量估算研究。在实验观测和数值模拟的基础上,针对有效波段组合,发展了一种基于HSV模型的图像分割方法,利用机载高光谱数据 AVIRIS（Airborne Visible Infrared Imaging Spectrometer）开展了验证,有助于多光谱混合像元中乳化油类型的判定与含油量估算,并进一步分析了耀光反射的影响与消除。基于上述研究,得出以下结论:（1）混合像元中,反射率与含油量的统计关系与乳化油类型、浓度及其覆盖面积有关。当乳化油浓度一定时,反射率均随含油量线性增加;当覆盖面积一定时,Ⅰ类像元（不含WO）NIR的反射率随含油量负指数增加,Ⅱ类像元（含WO）SWIR的反射率随含油量线性递增。在浓度估算中需提前明确在特定像元中对反射率起决定作用的因子。（2）太阳耀光反射有利于海洋溢油探测的同时,也给其识别分类与定量估算带来影响。基于临界角约束条件与Cox-Munk模型,利用MODIS影像能实现海面油膜的表面粗糙度与折射率估算;由于遥感的尺度效应,上述方法还难以直接应用于Landsat影像中溢油表面耀光的估算,本研究利用无油海水耀光反射的基线拟合方法,间接剔除了溢油表面部分耀光信号,从而进一步促进了 Landsat影像中溢油乳化物的识别与估算。（3）以SWIR、NIR和可见光作为红、绿、蓝三波段时,WO、OW和清洁水体具有典型的色调差异性特征,使HSV分割方法能够用于混合像元的乳化油类型判定及其含油量分布趋势模拟,同时也有助于根据不同混合类型中反射率与含油量的统计关系提高含油量的估算精度。