《海洋与油气光学》课程教学大纲

《海洋与油气光学》教学大纲一、课程基本信息课程名称海洋与油气光学MarineandOil/GasOptics课程编码SCC621511020开课院部理学院课程团队（未设置）学分2.0课内学时32讲授32实验0上机0实践0课外学时32适用专业光电信息科学与工程授课语言中文先修课程应用光学、物理光学课程简介（必修）《海洋与油气光学》是光学与海洋学和油气领域之间的边缘科学。该课程将光学前沿技术与海洋与油气资源的勘探开发相结合，涉及海洋的光学性质，光在海洋中的传播规律，运用光学和光谱学技术，开展油气物质光学性质的应用基础研究及光学方法在海洋油气领域应用的重大关键技术、前瞻性技术研究，涵盖了海洋及油气的光学性质以及光学仪器在海洋探测、油气田领域中的应用。通过本课程教学，使学生加深理解海洋与油气光学的有关原理、应用现状和新技术、新方法。主要要求学生掌握常用光学分析方法的基本原理、基本仪器结构和应用范围，了解其在海洋和油气领域的应用现状和新技术、新方法，为以后海洋和油气工程与技术方向的继续学习打下基础。Oceanandoilandgasopticsisamarginalsciencebetweenopticsandoceanographyandoilandgasfields.Thiscoursecombinestheadvancedtechnologyofopticswiththeexplorationanddevelopmentofoceanandoilandgasresources,involvestheopticalpropertiesoftheocean,thepropagationlawoflightintheocean,andappliesopticsandspectroscopytechnology,tocarryoutbasicresearchontheapplicationofopticalpropertiesofoilandgasmaterialsandmajorkeytechnologiesandprospectivetechnologicalresearchontheapplicationofopticalmethodsinthefieldofoffshoreoilandgas,itcoverstheopticalpropertiesofoceanandoilandgasaswellastheapplicationofopticalinstrumentsinthefieldsofoceanexplorationandoilandgasfields.Throughtheteachingofthiscourse,studentscandeepentheirunderstandingoftherelevantprinciples,applicationstatus,newtechnologiesandnewmethodsofoceanandoilandgasoptics.Studentsaremainlyrequiredtomasterthebasicprinciples,basicinstrumentstructureandapplicationscopeofcommonopticalanalysismethods,andunderstandtheirapplicationstatus,newtechnologiesandnewmethodsinthefieldsofoceanandoilandgas,itwilllayafoundationforfurtherstudyofmarineandoilandgasengineeringandtechnologyinthefuture.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：能够将相关知识和数学模型方法用于海洋与油气光学相关领域工程问题解决方案的比较与综合是1.42M2目标2：能够针对以能源与海洋等光电信息相关领域的特殊需求，进行满足特定指标要求的单元（部件）设计是3.23M3目标3：能够基于科学原理，通过文献研究或相关方法，对海洋与油气光学领域复杂工程问题的解决方案进行调研和分析是4.1三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第一章第一章海洋水体的光学性质本章重点难点：海洋水体对光辐射的散射、吸收、光谱。M1,M2,M3////21.11.1海洋光学中的一些光学性质辐亮度，辐照度，球面辐照度，偏振特性,表观光学特性，固有光学特性。M12讲授2自学31.21.2海-气交界面的光学性质全反射，海水折射率随温度和盐度变化。M31讲授1自学41.31.3光在海水中的衰减体积衰减系数，体积吸收系数，体积散射系数。M31讲授1作业51.41.4海水中光的散射瑞利散射，米氏散射，海水拉曼散射。M21讲授1自学6第二章第二章水中能见度本章重点难点：散射函数和吸收系数，海洋辐射传递方程。M1,M2,M3////72.12.1．光辐射在海洋中的传播规律两流辐射传递理论，海洋辐射传递理论。M32讲授2自学82.22.2水中对比度水中视程，海水中对比度及其传输，对比度衰减长度。M11讲授1自学92.32.3图像在水中的传输海水的光学传递函数，光学传递函数仪。M21讲授1作业10第三章第三章经典海洋光学仪器本章重点难点：水中照度计、线性衰减系数测定仪、水中光散射仪，辐照度仪，辐亮度仪，辐亮度偏振仪。M2,M3////113.13.1水体吸收衰减系数测量仪线性衰减系数测定仪，透射率的测量误差，双光束比较测量吸收、衰减系数同步测量。M32讲授2自学123.23.2光散射仪原理理论计算法，水体体散射函数剖面仪，微弱散射信号的探测，光电信号的模拟预处理。M31讲授1自学133.33.3典型散射测量仪器6通道后向散射仪，后向散射系数测量仪实验室定标。M21讲授1作业143.43.4多波段水下光谱辐射计剖面测量法，水表面以上测量法，水下光谱辐射计。M31讲授1自学15第四章第四章水下摄影系统本章重点难点：距离选通，视场扫描，微光成像。M1,M2////164.14.1水下摄影系统发展历程，构成，种类，应用现状。M11讲授1自学174.24.2距离选通激光水下成像技术脉冲激光，距离选通同步控制技术，像增强CCD相机。M11讲授1作业184.34.3视场扫描式激光水下成像技术。视场扫描的原理，连续激光，光束偏转装置。M11讲授1自学194.44.4油田井下电视成像技术成像测井，井下光纤视频测井技术，水下镜头，井下视像技术的应用领域。M21讲授1大作业20第五章第五章海洋探测激光雷达系统本章重点难点：激光雷达原理，激光荧光，成像雷达。M1,M2,M3////215.15.1机载海洋激光雷达技术激光雷达基本原理，发展历程，应用概况，构成。M31讲授1自学225.25.2海洋激光测深雷达水中光波传输衰减，深度测量，有效衰减系数，海风对机载海洋激光雷达的影响。M11讲授1自学235.35.3海洋激光雷达叶绿素浓度测量叶绿素荧光信号，激光发射系统，信号接收系统，光电转换系统和数据采集处理系统。M21讲授1自学245.45.4海洋激光雷达测量海中悬移质海中悬移质的测量，米氏散射，定点测量。M31讲授1作业25第六章第六章油气光学新方法基本理论本章重点难点：时域光谱技术,斜入射光反射差技术,人工神经网络，支持向量机M1,M2,M3////266.16.1太赫兹时域光谱技术太赫兹技术，时域光谱变换。M21讲授1自学276.26.2傅里叶变换红外光谱技术傅里叶变换，红外光谱。M11讲授1自学286.36.3光谱分析技术线性回归，主成分分析，聚类分析，人工神经网络，支持向量机，二维相关光谱。M31讲授1作业29第七章第七章油气污染光学表征与评价本章重点难点：海面溢油，激光诱导荧光，偏振光，人工神经网络。M1,M3////307.17.1激光雷达海面溢油监测技术激光诱导油荧光原理，油的三维荧光光谱，系统硬件结构的整体设计，参数信息反演系统，油种类识别算法。M33讲授3自学317.27.2基于四元数的油气污染监测偏振光，四元数，菲涅尔原理。M12讲授2自学327.37.3基于人工神经网络的油气污染识别技术人工神经网络，污染物分类识别技术。M32讲授2作业四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1.每周布置2~3道题目，平均每次课1道题以上。2.成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3.考核学生对海洋与油气光学基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力题型主要有作图、分析和计算题。20%2大作业1.本课程要求利用Matlab等现代仿真工具建立研究对象的模型，设计出解决海洋与油气光学系统中实际应用的实验方案。2.根据模型建立情况和实验方案的准确性评分。30%3期末考试1.闭卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。3.主要考核学生对海洋与油气光学系统基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有简答题、作图题、分析题、计算题等。40%4课堂表现随机检查学生上课精神状态、回答问题情况10%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时作业60%A-独立思考、按时完成，作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确B-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确C-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案准确D-作业抄袭，未能按时完成，作图不规范，解题思路混乱2M1期末考试40%(见试卷评分标准)3M2大作业100%A-利用Matlab等现代仿真工具建立研究对象的模型正确，系统功能满足要求,设计解决海洋与油气光学实际问题的实验方案合理B-利用Matlab等现代仿真工具建立研究对象的模型正确，系统功能基本满足要求,设计解决海洋与油气光学实际问题的实验方案基本合理C-利用Matlab等现代仿真工具建立研究对象的模型基本正确，系统功能基本满足要求,设计解决海洋与油气光学实际问题的实验方案基本合理D-利用Matlab等现代仿真工具建立研究对象的模型不正确，系统功能不能满足要求,设计解决海洋与油气光学系统中实际问题4M3平时作业20%A-独立思考、按时完成，作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确B-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确C-独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案准确D-作业抄袭，未能按时完成，作图不规范，解题思路混乱5M3期末考试40%(见试卷评分标准)6M3大作业40%A-综合利用所学知识，很好的分析和解决复杂实际问题B-综合利用所学知识，较好分析和解决复杂实际问题C-综合利用所学知识，能够分析和解决复杂实际问题D-不能很好综合利用所学知识，分析和解决复杂实际问题评分等级说明：[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59];[A,B,C,D]=[90-100,75-89,60-74,0-59];[A,B,C]=[90-100,75-89,60-74