《海洋與油氣光學(xué)》課程教學(xué)大綱

《海洋與油氣光學(xué)》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱海洋與油氣光學(xué)MarineandOil/GasOptics課程編碼SCC621511020開課院部理學(xué)院課程團(tuán)隊（未設(shè)置）學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時32講授32實驗0上機(jī)0實踐0課外學(xué)時32適用專業(yè)光電信息科學(xué)與工程授課語言中文先修課程應(yīng)用光學(xué)、物理光學(xué)課程簡介（必修）《海洋與油氣光學(xué)》是光學(xué)與海洋學(xué)和油氣領(lǐng)域之間的邊緣科學(xué)。該課程將光學(xué)前沿技術(shù)與海洋與油氣資源的勘探開發(fā)相結(jié)合，涉及海洋的光學(xué)性質(zhì)，光在海洋中的傳播規(guī)律，運用光學(xué)和光譜學(xué)技術(shù)，開展油氣物質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究及光學(xué)方法在海洋油氣領(lǐng)域應(yīng)用的重大關(guān)鍵技術(shù)、前瞻性技術(shù)研究，涵蓋了海洋及油氣的光學(xué)性質(zhì)以及光學(xué)儀器在海洋探測、油氣田領(lǐng)域中的應(yīng)用。通過本課程教學(xué)，使學(xué)生加深理解海洋與油氣光學(xué)的有關(guān)原理、應(yīng)用現(xiàn)狀和新技術(shù)、新方法。主要要求學(xué)生掌握常用光學(xué)分析方法的基本原理、基本儀器結(jié)構(gòu)和應(yīng)用范圍，了解其在海洋和油氣領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀和新技術(shù)、新方法，為以后海洋和油氣工程與技術(shù)方向的繼續(xù)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。Oceanandoilandgasopticsisamarginalsciencebetweenopticsandoceanographyandoilandgasfields.Thiscoursecombinestheadvancedtechnologyofopticswiththeexplorationanddevelopmentofoceanandoilandgasresources,involvestheopticalpropertiesoftheocean,thepropagationlawoflightintheocean,andappliesopticsandspectroscopytechnology,tocarryoutbasicresearchontheapplicationofopticalpropertiesofoilandgasmaterialsandmajorkeytechnologiesandprospectivetechnologicalresearchontheapplicationofopticalmethodsinthefieldofoffshoreoilandgas,itcoverstheopticalpropertiesofoceanandoilandgasaswellastheapplicationofopticalinstrumentsinthefieldsofoceanexplorationandoilandgasfields.Throughtheteachingofthiscourse,studentscandeepentheirunderstandingoftherelevantprinciples,applicationstatus,newtechnologiesandnewmethodsofoceanandoilandgasoptics.Studentsaremainlyrequiredtomasterthebasicprinciples,basicinstrumentstructureandapplicationscopeofcommonopticalanalysismethods,andunderstandtheirapplicationstatus,newtechnologiesandnewmethodsinthefieldsofoceanandoilandgas,itwilllayafoundationforfurtherstudyofmarineandoilandgasengineeringandtechnologyinthefuture.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號代號課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：能夠?qū)⑾嚓P(guān)知識和數(shù)學(xué)模型方法用于海洋與油氣光學(xué)相關(guān)領(lǐng)域工程問題解決方案的比較與綜合是1.42M2目標(biāo)2：能夠針對以能源與海洋等光電信息相關(guān)領(lǐng)域的特殊需求，進(jìn)行滿足特定指標(biāo)要求的單元（部件）設(shè)計是3.23M3目標(biāo)3：能夠基于科學(xué)原理，通過文獻(xiàn)研究或相關(guān)方法，對海洋與油氣光學(xué)領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方案進(jìn)行調(diào)研和分析是4.1三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時教學(xué)方式課外學(xué)時課外環(huán)節(jié)1第一章第一章海洋水體的光學(xué)性質(zhì)本章重點難點：海洋水體對光輻射的散射、吸收、光譜。M1,M2,M3////21.11.1海洋光學(xué)中的一些光學(xué)性質(zhì)輻亮度，輻照度，球面輻照度，偏振特性,表觀光學(xué)特性，固有光學(xué)特性。M12講授2自學(xué)31.21.2海-氣交界面的光學(xué)性質(zhì)全反射，海水折射率隨溫度和鹽度變化。M31講授1自學(xué)41.31.3光在海水中的衰減體積衰減系數(shù)，體積吸收系數(shù)，體積散射系數(shù)。M31講授1作業(yè)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講授1自學(xué)6第二章第二章水中能見度本章重點難點：散射函數(shù)和吸收系數(shù)，海洋輻射傳遞方程。M1,M2,M3////72.12.1．光輻射在海洋中的傳播規(guī)律兩流輻射傳遞理論，海洋輻射傳遞理論。M32講授2自學(xué)82.22.2水中對比度水中視程，海水中對比度及其傳輸，對比度衰減長度。M11講授1自學(xué)92.32.3圖像在水中的傳輸海水的光學(xué)傳遞函數(shù)，光學(xué)傳遞函數(shù)儀。M21講授1作業(yè)10第三章第三章經(jīng)典海洋光學(xué)儀器本章重點難點：水中照度計、線性衰減系數(shù)測定儀、水中光散射儀，輻照度儀，輻亮度儀，輻亮度偏振儀。M2,M3////113.13.1水體吸收衰減系數(shù)測量儀線性衰減系數(shù)測定儀，透射率的測量誤差，雙光束比較測量吸收、衰減系數(shù)同步測量。M32講授2自學(xué)123.23.2光散射儀原理理論計算法，水體體散射函數(shù)剖面儀，微弱散射信號的探測，光電信號的模擬預(yù)處理。M31講授1自學(xué)133.33.3典型散射測量儀器6通道后向散射儀，后向散射系數(shù)測量儀實驗室定標(biāo)。M21講授1作業(yè)143.43.4多波段水下光譜輻射計剖面測量法，水表面以上測量法，水下光譜輻射計。M31講授1自學(xué)15第四章第四章水下攝影系統(tǒng)本章重點難點：距離選通，視場掃描，微光成像。M1,M2////164.14.1水下攝影系統(tǒng)發(fā)展歷程，構(gòu)成，種類，應(yīng)用現(xiàn)狀。M11講授1自學(xué)174.24.2距離選通激光水下成像技術(shù)脈沖激光，距離選通同步控制技術(shù)，像增強(qiáng)CCD相機(jī)。M11講授1作業(yè)184.34.3視場掃描式激光水下成像技術(shù)。視場掃描的原理，連續(xù)激光，光束偏轉(zhuǎn)裝置。M11講授1自學(xué)194.44.4油田井下電視成像技術(shù)成像測井，井下光纖視頻測井技術(shù)，水下鏡頭，井下視像技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。M21講授1大作業(yè)20第五章第五章海洋探測激光雷達(dá)系統(tǒng)本章重點難點：激光雷達(dá)原理，激光熒光，成像雷達(dá)。M1,M2,M3////215.15.1機(jī)載海洋激光雷達(dá)技術(shù)激光雷達(dá)基本原理，發(fā)展歷程，應(yīng)用概況，構(gòu)成。M31講授1自學(xué)225.25.2海洋激光測深雷達(dá)水中光波傳輸衰減，深度測量，有效衰減系數(shù)，海風(fēng)對機(jī)載海洋激光雷達(dá)的影響。M11講授1自學(xué)235.35.3海洋激光雷達(dá)葉綠素濃度測量葉綠素?zé)晒庑盘?，激光發(fā)射系統(tǒng)，信號接收系統(tǒng)，光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)。M21講授1自學(xué)245.45.4海洋激光雷達(dá)測量海中懸移質(zhì)海中懸移質(zhì)的測量，米氏散射，定點測量。M31講授1作業(yè)25第六章第六章油氣光學(xué)新方法基本理論本章重點難點：時域光譜技術(shù),斜入射光反射差技術(shù),人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，支持向量機(jī)M1,M2,M3////266.16.1太赫茲時域光譜技術(shù)太赫茲技術(shù)，時域光譜變換。M21講授1自學(xué)276.26.2傅里葉變換紅外光譜技術(shù)傅里葉變換，紅外光譜。M11講授1自學(xué)286.36.3光譜分析技術(shù)線性回歸，主成分分析，聚類分析，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，支持向量機(jī)，二維相關(guān)光譜。M31講授1作業(yè)29第七章第七章油氣污染光學(xué)表征與評價本章重點難點：海面溢油，激光誘導(dǎo)熒光，偏振光，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。M1,M3////307.17.1激光雷達(dá)海面溢油監(jiān)測技術(shù)激光誘導(dǎo)油熒光原理，油的三維熒光光譜，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計，參數(shù)信息反演系統(tǒng)，油種類識別算法。M33講授3自學(xué)317.27.2基于四元數(shù)的油氣污染監(jiān)測偏振光，四元數(shù)，菲涅爾原理。M12講授2自學(xué)327.37.3基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的油氣污染識別技術(shù)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，污染物分類識別技術(shù)。M32講授2作業(yè)四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評占比1平時作業(yè)1.每周布置2~3道題目，平均每次課1道題以上。2.成績采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準(zhǔn)確性、是否按時上交、是否獨立完成評分。3.考核學(xué)生對海洋與油氣光學(xué)基本知識的掌握能力，學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力題型主要有作圖、分析和計算題。20%2大作業(yè)1.本課程要求利用Matlab等現(xiàn)代仿真工具建立研究對象的模型，設(shè)計出解決海洋與油氣光學(xué)系統(tǒng)中實際應(yīng)用的實驗方案。2.根據(jù)模型建立情況和實驗方案的準(zhǔn)確性評分。30%3期末考試1.閉卷考試，成績采用百分制，卷面成績總分100分。3.主要考核學(xué)生對海洋與油氣光學(xué)系統(tǒng)基本知識的掌握能力，學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有簡答題、作圖題、分析題、計算題等。40%4課堂表現(xiàn)隨機(jī)檢查學(xué)生上課精神狀態(tài)、回答問題情況10%五、評分細(xì)則序號課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1平時作業(yè)60%A-獨立思考、按時完成，作圖規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準(zhǔn)確B-獨立思考、按時完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案準(zhǔn)確C-獨立思考、按時完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案準(zhǔn)確D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，作圖不規(guī)范，解題思路混亂2M1期末考試40%(見試卷評分標(biāo)準(zhǔn))3M2大作業(yè)100%A-利用Matlab等現(xiàn)代仿真工具建立研究對象的模型正確，系統(tǒng)功能滿足要求,設(shè)計解決海洋與油氣光學(xué)實際問題的實驗方案合理B-利用Matlab等現(xiàn)代仿真工具建立研究對象的模型正確，系統(tǒng)功能基本滿足要求,設(shè)計解決海洋與油氣光學(xué)實際問題的實驗方案基本合理C-利用Matlab等現(xiàn)代仿真工具建立研究對象的模型基本正確，系統(tǒng)功能基本滿足要求,設(shè)計解決海洋與油氣光學(xué)實際問題的實驗方案基本合理D-利用Matlab等現(xiàn)代仿真工具建立研究對象的模型不正確，系統(tǒng)功能不能滿足要求,設(shè)計解決海洋與油氣光學(xué)系統(tǒng)中實際問題4M3平時作業(yè)20%A-獨立思考、按時完成，作圖規(guī)范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準(zhǔn)確B-獨立思考、按時完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案準(zhǔn)確C-獨立思考、按時完成，作圖比較規(guī)范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案準(zhǔn)確D-作業(yè)抄襲，未能按時完成，作圖不規(guī)范，解題思路混亂5M3期末考試40%(見試卷評分標(biāo)準(zhǔn))6M3大作業(yè)40%A-綜合利用所學(xué)知識，很好的分析和解決復(fù)雜實際問題B-綜合利用所學(xué)知識，較好分析和解決復(fù)雜實際問題C-綜合利用所學(xué)知識，能夠分析和解決復(fù)雜實際問題D-不能很好綜合利用所學(xué)知識，分析和解決復(fù)雜實際問題評分等級說明：[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