基于多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)的海洋溢油監(jiān)測技術(shù)

近期，路易斯安那州海岸附近一條水下輸油管道發(fā)生了泄漏，水面上出現(xiàn)了一層油膜。據(jù)估計，受影響管道釋放的原油量可能為110萬加侖，約26190桶原油，該管道可能已向墨西哥灣泄漏了多達110萬加侖的原油，對海洋生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的影響。

近年來，隨著我國海洋石油資源開發(fā)力度加大、海上交通運輸業(yè)快速發(fā)展，船舶發(fā)生碰撞、擱淺、觸礁，石油開采平臺泄漏等因素導致海洋溢油事故發(fā)生的危險性不斷增加。

海洋溢油對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)造成嚴重危害。當石油在海洋中泄漏時，會迅速蔓延并形成油膜，對海洋生物、海岸線和沿海生態(tài)系統(tǒng)造成毀滅性的影響。油污染對海洋生物和植物的生存和繁衍產(chǎn)生直接影響，可以引起海洋生物中毒，影響其繁殖、生長和發(fā)育過程，對整個生態(tài)鏈產(chǎn)生長期影響。油污染往往會漂浮到海岸線，對海灘、濕地和其他沿海生態(tài)系統(tǒng)造成極大的破壞。這對許多動植物和鳥類的棲息地產(chǎn)生嚴重影響。此外，油污染影響漁業(yè)、旅游業(yè)及人類正?；顒?，可能導致當?shù)鼐用袷I(yè)，生活質(zhì)量降低，并對沿海地區(qū)的經(jīng)濟穩(wěn)定性產(chǎn)生負面影響。

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為了更有效地監(jiān)測和應(yīng)對海洋溢油事件，遙感技術(shù)被廣泛應(yīng)用。遙感技術(shù)允許迅速獲取大范圍的圖像，能夠快速發(fā)現(xiàn)和定位溢油事件，追蹤油污染的擴散情況，評估受影響區(qū)域的大小和程度，從而能夠更迅速地采取應(yīng)對措施，同時監(jiān)測人員不需要直接接觸油污染區(qū)域，減少了人員暴露在危險環(huán)境中的風險，提高了監(jiān)測的效率。

技術(shù)路線

基于光學衛(wèi)星數(shù)據(jù)（HY-1C/D等）及SAR衛(wèi)星數(shù)據(jù)（GF3、1米C-SAR-01/02星等），結(jié)合熱紅外數(shù)據(jù)及高分辨率高光譜數(shù)據(jù)等，利用多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)預處理、數(shù)據(jù)融合、閾值分割、人工智能等技術(shù)，實現(xiàn)海洋溢油的遙感監(jiān)測，包括溢油位置、溢油種類、面積等信息提取，建立海洋溢油監(jiān)視監(jiān)測體系，為海洋溢油事件監(jiān)測及應(yīng)急行動提供技術(shù)支持。

▲基于多源衛(wèi)星數(shù)據(jù)的海洋溢油監(jiān)測技術(shù)路線圖

經(jīng)典案例

1. 桑吉號溢油事件監(jiān)測

2018年1月6日，巴拿馬籍油船“桑吉”號與香港籍散貨船“長峰水晶”號在長江口以東約160海里處發(fā)生碰撞，導致“桑吉”輪全船失火。

2018年1月13日，上海打撈局救助人員成功登上“桑吉”輪發(fā)現(xiàn)并帶回兩具遇難船員遺體。2018年1月14日12時左右，“桑吉”輪突然發(fā)生爆燃，船頭疑似塌陷，船舶向右傾斜25゜左右，全船劇烈燃燒，火焰達到800至1000米左右，13時45分左右，“桑吉”輪全部被濃煙籠罩，看不清船形，隨后被確認已經(jīng)沉沒。

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▲RADARSAT2 2018年1月15日（21：30）數(shù)據(jù)桑吉號溢油監(jiān)測

▲RADARSAT2數(shù)據(jù)桑吉號溢油區(qū)域監(jiān)測結(jié)果

衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)解譯發(fā)現(xiàn)，在圖像覆蓋海域監(jiān)測到3處條塊狀溢油分布區(qū)，總面積約199.6平方公里。其中面積最大溢油分布區(qū)約164.2平方公里，面積最小溢油分布區(qū)約5.6平方公里。

2. 中海油溢油事件監(jiān)測

2021年4月9日，中海油發(fā)布公告稱，中海油天津分公司蓬勃作業(yè)公司V平臺5日發(fā)生井噴著火，6日火已被撲滅。未發(fā)生原油泄漏，未構(gòu)成環(huán)境污染事件。但實際，基于高分三號SAR衛(wèi)星數(shù)據(jù)，監(jiān)測到溢油面積約為3.95平方公里。

▲4月13日光學衛(wèi)星影像

圖源：綠會北京研究院

▲高分三號數(shù)據(jù)中海油溢油事件溢油面積監(jiān)測結(jié)果

3. 馬六甲海峽溢油事件監(jiān)測

馬六甲海峽是連接印度洋和南中國海、連接東北亞和西部地區(qū)的重要海上通道。馬六甲海峽東起新加坡，西至印度尼西亞的蘇門答臘島，長約800公里，寬約40公里。馬六甲海峽是東南亞國家和中國、印度等南亞國家之間的最短海上通道，也是連接東西方的海上交通要道。馬六甲海峽的過境船舶主要運輸石油、天然氣、液化氣、煤炭、化工品、糧食等大宗貨物，是全球最繁忙的水道之一。

馬六甲海峽是亞太地區(qū)石油運輸?shù)闹匾ǖ乐?，也是石油國際市場的主要供應(yīng)地之一。由于該區(qū)域常受到季風影響，風浪大，加之船舶密集度高，部分船舶違章作業(yè)導致交通堵塞，增加了溢油事件發(fā)生的風險。

下圖展示了基于HY-1C海岸帶掃描儀（CZI）數(shù)據(jù)的2022年4月20日，馬六甲海峽溢油事件監(jiān)測結(jié)果：

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▲HY-1C CZI?2020年4月20日（0359）數(shù)據(jù)馬六甲海峽溢油區(qū)域識別結(jié)果

4.?南海溢油事件監(jiān)測

南海沿海國家眾多，國際形勢復雜，是國際船舶往來東亞和中東、歐洲的必經(jīng)之地，全世界有50%的在航船舶經(jīng)過南海。南海石油天然氣儲量豐富,整個南海盆地群石油地質(zhì)資源量為230億噸~300億噸。

中國海洋石油集團有限公司(中國海油)作為我國最大的海上油氣生產(chǎn)商,2020年在南海東西部的油田油氣當量超過2700萬噸，合并產(chǎn)量相當于全國第5大油田。根據(jù)中國海油提出的“七年行動計劃”，至2025年南海東西部油田合并產(chǎn)量將達到3800萬噸的目標。南海油氣產(chǎn)量已經(jīng)占了全國海洋油氣產(chǎn)量的將近一半，南海的油氣生產(chǎn)是國家能源安全的重要保障，但同時南海的油氣開發(fā)也有溢油的巨大風險。

以下展示了兩起基于HY-1C海岸帶掃描儀（CZI）數(shù)據(jù)的南海區(qū)域典型溢油事件監(jiān)測結(jié)果：

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▲HY-1C CZI 2020年6月2日（0232）南海區(qū)域溢油識別結(jié)果

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▲HY-1C CZI 2020年7月13日（0315）南海區(qū)域溢油識別結(jié)果

總結(jié)

利用遙感數(shù)據(jù)監(jiān)測溢油提供了實時、全面、準確的監(jiān)測結(jié)果，為應(yīng)對溢油事件提供信息支撐，有助于最小化溢油事件對海洋生態(tài)系統(tǒng)、社會經(jīng)濟和人類健康的不良影響，推動了溢油監(jiān)測和相關(guān)管理治理領(lǐng)域的進步。

基于現(xiàn)有遙感溢油監(jiān)測成果，立足于公司大數(shù)據(jù)、人工智能及預報預測優(yōu)勢，航天宏圖將繼續(xù)致力于整合人工智能技術(shù)、預報技術(shù)，以實現(xiàn)對溢油事件的高精度定量監(jiān)測，包括預測評估溢油擴散程度及漂移軌跡、識別溢油種類、提取油膜厚度等，為溢油事件提供更為高效精準的應(yīng)對手段。

海洋溢油，是對大自然的一次無情傷害，在這片浩瀚的深藍之中，我們共同面對著一場人類與大自然之間的對話。海洋，是我們生命的源泉，蘊含著無盡的奧秘和生機。愿我們共同守護這片海洋，讓清澈的海水再次成為萬物的搖籃。

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審核編輯：黃飛

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