Εντοπισμός διαθέσεων ελαιωδών αποβλήτων από παράκτιες εγκαταστάσεις με χρήση της τηλεπισκόπησης
Από RemoteSensing Wiki
Αντικείμενο - Στόχος
Η σημασία της χρήσης τηλεπισκοπικών τεχνικών για τον εντοπισμό διαθέσεων ελαιωδών αποβλήτων από παράκτιες εγκαταστάσεις έχει διερευνηθεί πολλάκις στο παρελθόν. Έχει αποδειχθεί ότι το αερομεταφερόμενο ραντάρ πλάγιας λήψης (Side-looking airborne radar- SLAR) μπορεί να παρέχει εντοπισμό σε πρωτογενές επίπεδο ελαιόμορφων στόχων από αποστάσεις της τάξης των 15 χιλιομέτρων. Η παρουσία πετρελαίου μπορεί στη συνέχεια να επιβεβαιωθεί με έρευνα από μικρή απόσταση, με τη χρήση ενός συνδυαστικού γραμμικού σαρωτή υπερύθρου/υπεριώδους. Τα τελευταία χρόνια έχει αυξηθεί η ανησυχία για τα επίπεδα ρύπανσης στη Βόρεια Θάλασσα και μέσω της σύγκλησης της Διεθνούς Διάσκεψης για την Προστασία της Βόρειας Θάλασσας, τα παράκτια κράτη έχουν συμφωνήσει να διατηρήσουν τις προσπάθειες για την παρακολούθηση και τη μείωση της ρύπανσης στην περιοχή. Σε αυτό το πλαίσιο, η ρύπανση από παράκτιες εγκαταστάσεις άντλησης και παραγωγής πετρελαίου έχει τεθεί υπό ενδελεχή έλεγχο. Το γεγονός αυτό δεν εκπλήσσει, καθώς έχουν προηγηθεί ατυχήματα, όπως η έκρηξη στο Ekofisk που προκάλεσε τη διαφυγή μεγάλων ποσοτήτων πετρελαίου στη θάλασσα, που έλαβαν μεγάλη δημοσιότητα. Ευτυχώς, τέτοιας κλίμακας ατυχήματα είναι σπάνια, όμως μικρού μεγέθους διαρροές συμβαίνουν συχνότερα και στο Ηνωμένο Βασίλειο οι χειριστές είναι υποχρεωμένοι να τις αναφέρουν άμεσα στο Υπουργείο Ενέργειας. Επιπροσθέτως, το πετρέλαιο μπορεί να διαφύγει στη θάλασσα ως αποτέλεσμα βιομηχανικών διεργασιών, όμως έχουν τεθεί αυστηρά όρια για την περιεκτικότητα σε έλαια οποιασδήποτε απόρριψης από το Υπουργείου Ενέργειας του Ηνωμένου Βασιλείου.
Εντοπισμός πετρελαίου με τηλεπισκόπηση
Ο εξοπλισμός που χρησιμοποιήθηκε για τη συγκεκριμένη έρευνα στη Βόρεια Θάλασσα από τη Μονάδα Ελέγχου Θαλάσσιας Ρύπανσης (MPCU) του Υπουργείου μεταφορών του Ηνωμένου Βασιλείου ήταν το Maritime Surveillance System (MSS) που κατασκευάστηκε από τη Σουηδική Εταιρία Διαστήματος (SSC). Το MSS περιλαμβάνει ένα SLAR και έναν συνδυαστικό γραμμικό σαρωτή υπερύθρου/υπεριώδους (IR/UVLS). Λεπτομερής περιγραφή των τεχνικών χαρακτηριστικών των αισθητήρων δίνεται στον Πίνακα 1.
Ο SLAR προοριζόταν για την ανίχνευση πετρελαίου από μεγάλη απόσταση, ενώ το IR/UVLS ακολούθως για την παροχή πληροφοριών για τις ακριβείς διαστάσεις των κηλίδων και την εκτίμηση της ποσότητας του πετρελαίου. Από την αξιολόγηση της χρήσης του SLAR, προέκυψε ότι είναι καλύτερα ταιριαστός για τον εντοπισμό σχετικά μεγάλων κηλίδων (μεγαλύτερων από 5km x 5km). Οι κηλίδες που προέρχονταν από παράκτιες εγκαταστάσεις αναμενόταν να είναι σχετικά περιορισμένες σε πλάτος και καθώς η χωρική ανάλυση του SLAR ήταν 75 μέτρα, υπήρχε αμφιβολία για το κατά πόσο θα μπορούσαν να ανιχνευθούν με τη χρήση του SLAR. Επιπροσθέτως, ο SLAR ανιχνεύει τις πετρελαιοκηλίδες μετρώντας τις μεταβολές στην τραχύτητα των επιφανειών. Επομένως, υπήρχε η πιθανότητα άλλες παράκτιες δραστηριότητες να επηρεάσουν την τραχύτητα της επιφάνειας των υδάτων και έτσι οι μετρήσεις του SLAR να μην είναι ακριβείς. Το πρώτο στάδιο της εργασίας ήταν, λοιπόν, η αξιολόγηση της χρήσης του SLAR για τον εντοπισμό των πετρελαιοκηλίδων στην περιοχή, μέσω της ανάλυσης των αποτελεσμάτων.
Μεθοδολογία
- Έρευνα SLAR
Καθώς το αεροσκάφος πετούσε κατά μήκος της περιοχής μελέτης, ο χειριστής παρακολουθούσε την οθόνη με σκοπό να εντοπίσει οποιονδήποτε στόχο που προσομοιάζει σε κηλίδα. Αυτοί οι στόχοι εμφανίζονταν ως μαύρες περιοχές σε γκρι φόντο (Εικόνα 1). Όταν εντοπιζόταν ένας στόχος, ο χειριστής τον σημείωνε με αποτέλεσμα η θέση του στόχου να εμφανίζεται στο κουτί των δεδομένων, στο κάτω μέρος της οθόνης. Ακολούθως, ο SLAR χρησιμοποιείτο για την περαιτέρω εξέταση του στόχου.
- Μελέτη με IR/UVLS
Αφότου ο στόχος είχε ανιχνευθεί από τον SLAR, ακολουθούσε η μελέτη με χρήση IR/UVLS. Οι έρευνες IR/UVLS πραγματοποιούνταν υπό κανονικές συνθήκες από ύψος 305 μέτρων (Εικόνα 2).
Ανάλυση των εικόνων
Τα δεδομένα από τους αισθητήρες καταγράφηκαν σε ψηφιακές κασέτες, όπου αναλύθηκαν με τη χρήση του Data Evaluation Terminal (DET) που αναπτύχθηκε από την SSC. Το DET επιτρέπει την αναπαραγωγή των κασετών σε ταχύτητα πέντε φορές μεγαλύτερη της ταχύτητας λήψης, χωρίς απώλειες στην ποιότητα της εικόνας. Ο όγκος του πετρελαίου σε κάθε κηλίδα υπολογίστηκε με μέτρηση των περιοχών των κηλίδων με στις υπέρυθρες και στις υπεριώδεις εικόνες.
Αποτελέσματα και συζήτηση
- Εντοπισμός πετρελαίου
Η Εικόνα 1 αναδεικνύει τη δυνατότητα του SLAR να εντοπίζει μακρόστενες κηλίδες σε μικρή απόσταση από παράκτιες εγκαταστάσεις, σε αποστάσεις της τάξης των 15 χιλιομέτρων, όπως προαναφέρθηκε. Επιπλέον, αποδείχθηκε ότι ο SLAR είχε τη δυνατότητα να εντοπίζει κηλίδες, ακόμα και σε περιπτώσεις που η έρευνα με χρήση IR/UVLS έδειξε ότι εμπεριείχαν πολύ μικρές ποσότητες πετρελαίου. Για παράδειγμα, στην Εικόνα 3 απεικονίζει έναν ελαιώδη στόχο σε μικρή απόσταση από εγκατάσταση. Η έρευνα IR/UV έδειξε ότι εντοπίστηκε πετρέλαιο μόνο στο υπεριώδες και όχι στο υπέρυθρο, γεγονός που συνεπάγεται ότι η απόρριψη αποτελείτο από ένα λεπτό στρώμα. Αναμενόμενα, επίσης, οι κηλίδες εντοπίζονταν ευκολότερα από τον SLAR όταν αποτελούνταν από παχύ στρώμα πετρελαίου και απείχαν λιγότερο από 10 χιλιόμετρα από την πορεία του αεροσκάφους. Περιστασιακά, υπήρξαν ελαιώδεις στόχοι που εντοπίστηκαν από τον SLAR, αλλά η ύπαρξή τους δεν επιβεβαιώθηκε από την έρευνα IR/UVLS. Το γεγονός αυτό αναδεικνύει τη σημασία της έρευνας IR/UVLS, καθώς η έρευνα του SLAR δεν είναι επαρκής για την ταυτοποίηση των στόχων. Ευτυχώς, οι στόχοι αυτοί δεν εμφανίζονταν συχνά.
- Αριθμός και μέγεθος ελαιωδών στόχων
Οι πτήσεις πραγματοποιήθηκαν σε μηνιαία βάση και είχαν συνολική διάρκεια 154 ωρών από τον Οκτώβριο του 1986 έως το Σεπτέμβριο του 1987. Κατά τη διάρκεια αυτή, εντοπίστηκαν συνολικά 34 ελαιώδεις στόχοι μέσω του SLAR, εκ των οποίων οι 23 ελέγχθηκαν με IR/UVLS. Οι 21 από αυτούς πιστοποιήθηκε ότι περιέχουν πετρέλαιο. Όπως αποτυπώνεται στον Πίνακα 2, οι περισσότεροι περιείχαν ποσότητες μικρότερες των 100 λίτρων, ενώ μόνο ένας περιείχε ποσότητα που ξεπερνούσε τα 1000 λίτρα. Τα δεδομένα αυτά αποδεικνύουν ότι ο έλεγχος για τις συγκεντρώσεις σε πετρέλαιο των απορρίψεων από τις πλατφόρμες είναι μεγάλος. Παρά τις μικρές συγκεντρώσεις, ο έλεγχος έδωσε κίνητρο στους χειριστές να βελτιώσουν την αναφορά των κηλίδων. Ως αποτέλεσμα των διαρκών ελέγχων αυξήθηκε ο αριθμός των αναφορών ύπαρξης κηλίδων στο Υπουργείο Ενέργειας.
Συμπεράσματα
- Η αερομεταφερόμενη επίβλεψη-παρατήρηση με χρήση αισθητήρων SLAR και IR/UVLS μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον αποτελεσματικό εντοπισμό απορρίψεων πετρελαίου από παράκτιες εγκαταστάσεις.
- Κατά τη διάρκεια των 154 ωρών πτήσης, εντοπίστηκαν 34 ελαιώδεις στόχοι εκ των οποίων 21 επιβεβαιώθηκε ότι περιέχουν πετρέλαιο.
- Οι περισσότερες κηλίδες περιείχαν ποσότητες πετρελαίου μικρότερες των 100 λίτρων.
- Οι διαρκείς έλεγχοι αυξάνουν τον αριθμό των αναφορών εμφάνισης πετρελαιοκηλίδων.
