Мониторинг разливов нефти на водных акваториях

Оптические и радиолокационные снимки используют для мониторинга нефтяных разливов; датчики SAR применяют шире из-за работы при любых погодных условиях. Точность дешифрирования зависит от биогенных элементов, которые дают ложноположительные отображения разливов.

Данные ДЗЗ позволяют свести к минимуму полевые-морские работы, оперативно локализовать масштаб воздействия, оценить влияние на экосистемы и сократить сроки за счёт обзорности. Технология SAR признана наиболее эффективной для обнаружения и картирования разливов благодаря высокому пространственному разрешению и всепогодности датчиков.

Автоматизация процессинга материалов ДЗЗ опирается на алгоритмы ИИ и нейронных сетей на значительной водной акватории. Идентификация нефтяных загрязнений проводится по методикам, принятым в Европейском космическом агентстве; дополнительно анализируют ИК и видимый диапазон по радиометрам MODIS (спутники Terra и Aqua) и приземную гидрометеорологическую информацию.

Прогноз дрейфа нефтяных пятен требует радарных спутниковых снимков. Микроволновое излучение космической радиолокации (3,1 см, X-диапазон — 23,5 см, L-диапазон) обладает высокой проникающей способностью: съёмка не зависит от облачности, тумана и дыма и используется также для обнаружения подземных коммуникаций.

Радиолокационная съёмка использует автономный источник излучения и даёт снимки в тёмное время суток. В сочетании со всепогодностью это увеличивает объём информации и обеспечивает регулярный мониторинг акватории.

Из радиолокационного изображения, кроме нефтяного загрязнения, извлекают судовую и ледовую обстановку и поля скорости и направления приводного ветра на момент съёмки.

Технологии спутникового радиолокационного мониторинга нефтяных загрязнений входят в системы оперативного реагирования. Первый подход — оперативный мониторинг прибрежных акваторий и территориальных вод (Норвегия, США, Канада и др.).

В Норвегии система сочетает спутниковый и авиационный мониторинг: приём, обработка и анализ радиолокационной информации, сопоставление с данными АИС, интерпретация со степенью достоверности (высокая, средняя, низкая) и передача в Norwegian Pollution Control Authority (SFT). Береговая служба направляет патрульный самолёт. В Канаде и США аналогичная система работает в рамках ISTOP (Integrated Satellite Tracking of Oil Pollution).

Недостатки подхода: относительно высокая стоимость системы, вероятность ложных тревог или упущения реальных разливов при автоматизированной обработке; как правило, не предусматривается моделирование динамики распространения загрязнения.

Второй подход — комплексные ГИС-системы мониторинга: сбор архивных и новых радиолокационных снимков с дополнительными источниками в единой геоинформационной системе (программы CleanSeaNet, PRIMI и др. в странах Евросоюза).

Этапы методики: предварительная обработка снимка (радиометрическая коррекция, ортотрансформирование); обнаружение и оконтуривание разливов с атрибутами (в том числе в ERDAS IMAGINE); извлечение поля приповерхностного ветра, судовой и ледовой обстановки; подключение гидро- и метеоданных, АИС и инфраструктуры; комплексный анализ в ГИС и отсечение «ложных загрязнений» (сликообразующих явлений); опционально — передача результатов в органы реагирования через Web-портал.

Система мониторинга с лагом порядка 4 часов (по состоянию на 2022.12) позволяет контролировать ситуацию на местах и анализировать наличие разливов n лет до того. В 2014 г. ИННОТЕР по договору № 003/C-И-14 от 23.01.2014 выполнило подбор, заказ, предварительную обработку и поставку радарных изображений Каспийского моря для Национальной академии авиации Азербайджана и обучение работе в ERDAS Imagine, включая мониторинг платформы «Нефтяные камни».

Для расчёта нужны точные географические координаты объекта. Программное обеспечение: ГИС — QGIS, ArcGIS и др.; обработка — ERDAS, ENVI SARscape, SNAP и др.

На этапе исполнения выполняют мультиспектральную космическую съёмку сверхвысокого разрешения и SAR; первичную обработку радиолокационного снимка; фотограмметрическую обработку — синтезированные изображения, ортотрансформирование и ортофотомозаики с точностью привязки, соответствующей масштабу 1:5 000 и обзорные до 1:200 000 или более, если требуется. Дополнительно обрабатывают карты температуры поверхности моря, концентрации хлорофилла «а» и взвеси по сканеру цвета MODIS.

Полевой этап по согласованию: отбор проб, химико-аналитический контроль; обследованию подлежат озёра площадью не менее 1 га, в том числе внутриболотные и старицы. Получение и обработка космических снимков, ЦМР, ортотрансформирование и картирование — силами ООО «ГЕО ИННОТЕР»; полевые работы и химико-аналитические исследования — через локальных партнёров.