Прогноз дрейфа нефтяных пятен

Мониторинг разливов нефти и, в частности, прогноз дрейфа отдельных нефтяных
загрязнений уже долгое время осуществляется с привлечением данных дистанционного зондирования. Самым широко используемым видом ДДЗ для морских приложений (мониторинг судовой и ледовой обстановки акваторий, разливов нефти и т.п.) была и остаётся космическая радиолокационная съёмка.
В числе её достоинств:

Независимость от облачности, тумана и дыма. Микроволновое излучение используемых в космической радиолокации частот (3.1 см (X-диапазон) – 23.5 см (L-диапазон)) обладает высокой проникающей способностью. В частности, радиолокационная съёмка используется для обнаружения подземных коммуникаций и прочих погребённых структур. 

Прогноз дрейфа нефтяных пятен.jpg
Утечка с платформ в акватории Апшеронского п-ва. Стрелкой отмечены метеоданные по облачности на момент съёмки

Независимость от времени суток (условий освещенности). Радиолокационная съёмка использует автономный источник излучения, что позволяет получать снимки в тёмное время суток. Это свойство радиолокационной съёмки, в сочетании со всепогодностью, позволяет многократно увеличить объём извлекаемой информации и обеспечить регулярный мониторинг акватории интереса.
 
Возможность извлечения из снимка дополнительной информации. Из радиолокационного изображения, кроме информации о нефтяном загрязнении, извлекается информация о судовой обстановке на момент разлива, ледовой обстановке, а также возможно извлечение полей скорости и направления приводного ветра на момент съёмки (см. рис ниже), который оказывает непосредственное влияние на динамику распространения загрязнения.

Рисунок 2. Извлечение поля приповерхностного ветра. Извлекается не только направление, но и скорость ветра.jpgИзвлечение поля приповерхностного ветра. Извлекается не только направление, но и скорость ветра на каждом из локальных участков

Технологии спутникового радиолокационного мониторинга нефтяных загрязнений широко применяются во многих странах в составе систем оперативного реагирования. Существует несколько подходов к осуществлению мониторинга акваторий с использованием данных радиолокации, однако их можно разделить на 2 основные группы:

1) Оперативный мониторинг
2) Создание комплексных ГИС-систем мониторинга

Примером первой группы могут служить национальные системы оперативного
контроля нефтяных загрязнений прибрежных акваторий и территориальных вод,
созданные в Норвегии, США, Канаде и др.

В Норвегии государственная система оперативного контроля аварийного
загрязнения территориальных вод организована на основе скоординированного
спутникового и авиационного мониторинга. В автоматизированном режиме
осуществляется приём, обработка и анализ радиолокационной информации, а также сопоставление обнаруженных загрязнений с данными автоматизированной идентификации судов (АИС). Выявленные загрязнения интерпретируются со степенью достоверности обнаружения (высокая, средняя, низкая), результаты обработки посредством WEB-сервисов в оперативном режиме передаются в организацию Norwegian Pollution Control Authority (SFT), функционирующую при министерстве окружающей среды. Береговая служба Норвегии в район аварии направляет патрульный самолёт, наблюдения с которого позволяют уточнить масштаб загрязнения и установить виновника. 
В Канаде и США аналогичная система функционирует в рамках государственной программы Integrated Satellite Tracking of Oil Pollution (ISTOP).

К недостаткам такого подхода относится относительно высокая стоимость системы, вероятность получения ложных тревог / упущения реальных разливов (в результате автоматизированной обработки, направленной на оперативность). Также, в рамках концепции оперативного мониторинга, как правило, непосредственно не предусматривается возможность моделирования динамики распространения загрязнения.

Осуществлять данную задачу, а также сбор статистики разливов с целью
прогнозирования, призваны методики второй группы, в основе которых лежит создание комплексных ГИС-систем мониторинга.

В рамках подобных систем, также распространённых в странах Евросоюза (программы CleanSeaNet, PRIMI и др.) и зачастую дополняющих системы оперативного мониторинга, лежит сбор и объединение архивных и новых радиолокационных снимков с дополнительными источниками информации в рамках единой геоинформационной системы. Цель: получение наиболее полной информации по конкретному загрязнению, анализ его источника и прогнозирование / восстановление динамики распространения.

Общая схема методики, как правило, состоит из следующих этапов:
  • Предварительная обработка радиолокационного снимка (радиометрическая коррекция, ортотрансформирование и т.п.)
  • Обнаружение и извлечение основной информации о разливах (оконтуривание площадей разливов, присвоение атрибутов и т.п.). 
Оконтуривание утечек нефтяных платформ. Используется функционал ERDAS IMAGINE.jpg
Оконтуривание утечек нефтяных платформ. Используется функционал ERDAS IMAGINE

  • Извлечение дополнительной информации (поля приповерхностного ветра, судовая и ледовая обстановка на момент съёмки);
  • Подключение в проект дополнительных данных (гидро- и метеорологическая обстановка до и после съёмки, данные АИС (автоматизированной идентификации судов), данные об инфраструктуре исследуемой территории, физико-географическое описание и т.д.);
  • Комплексный анализ всей доступной информации в среде единой ГИС. Отсечение «ложных загрязнений» (сликообразующих явлений, имеющих на снимках схожую с нефтяными плёнками сигнатуру), прогнозирование динамики выявленных загрязнений;
  • Опционально – передача результатов анализа/дешифрирования в органы оперативного реагирования посредством Web-портала.
Пример-общего-вида-комплексной-ГИС-и-метаданных-к-нескольким-выявленным-нефтеразливам.jpg
Пример общего вида комплексной ГИС и метаданных к нескольким выявленным нефтеразливам
Заказать обратный звонок
К началу страницы