Παρακολούθηση πετρελαιοκηλίδας με βάση την τηλεπισκοπική απεικόνιση SAR

Από RemoteSensing Wiki

Αντικείμενο Εφαρμογής: Παρακολούθηση πετρελαιοκηλίδας με βάση την τηλεπισκοπική απεικόνιση SAR

Πρωτότυπος Τίτλος: Oil Spill Monitoring Based on SAR Remote Sensing Imagery

Συγγραφείς: Jianchao Fan, Fengshou Zhang, Dongzhi Zhao, Jun Wang

Πηγή: Aquatic Procedia 3 ( 2015 ) 112 – 118

[1]

Λέξεις Κλειδιά: πετρελαιοκηλίδα, τακτική παρακολούθηση SAR, τμηματοποίηση εικόνας

Περίληψη

Σε σύγκριση με την παραδοσιακή επιτόπια παρακολούθηση πετρελαιοκηλίδας, η χρήση τεχνολογίας τηλεπισκόπησης έχει τα μακροσκοπικά χαρακτηριστικά, που θα μπορούσε να βρει γρήγορα και με ακρίβεια μια περιοχή πετρελαιοκηλίδας. Επί του παρόντος, η προσέγγιση ανίχνευσης της παρακολούθησης μιας θαλάσσιας πετρελαιοκηλίδας χωρίζεται συνήθως σε δύο τύπους, οι οποίοι είναι οι οπτικές και συνθετικές απεικονίσεις με ραντάρ SAR. Μεταξύ όλων των δορυφορικών αισθητήρων, το SAR εξακολουθεί να είναι το πλέον χρησιμοποιούμενο για την ανίχνευση πετρελαιοκηλίδων. Έτσι, υιοθετήστε εικόνες SAR για να επιτύχετε τακτική παρακολούθηση. Στη διαδικασία ανάλυσης εικόνας, η διάκριση των πετρελαιοκηλίδων και των φαινομένων εμφάνισης, π.χ. χαμηλός άνεμος, η περιοχή μπροστά από τον άνεμο και τα φυσικά κλίματα της SAR είναι ένα κρίσιμο καθήκον στη θαλάσσια πετρελαιοκηλίδα. Μια μηχανή φορέας υποστήριξης χρησιμοποιείται για να απομακρυνθεί ανίχνευση της ταξινόμησης της εικόνας σε αυτή την εφημερίδα. Μέσω της προσομοίωσης του γεγονότος πετρελαιοκηλίδας του Dalian, η αποτελεσματικότητα του προτεινόμενου προσέγγιση για την ταξινόμηση δορυφορικών εικόνων SAR.

Εισαγωγή

Οι μεγάλες διαρροές πετρελαϊκών προϊόντων που σχετίζονται με το πετρέλαιο στο θαλάσσιο περιβάλλον μπορούν να έχουν σοβαρές βιολογικές και οικονομικές επιπτώσεις. Ο έλεγχος του κοινού και των μέσων μαζικής ενημέρωσης είναι συνήθως έντονος μετά από τη διάχυση. Η τηλεπισκόπηση παίζει ολοένα και σημαντικότερο ρόλο. Οι δορυφόροι SAR χρησιμοποιούνται συνήθως για την παρακολούθηση της διαρροής του θαλάσσιου πετρελαίου και είναι ένα από τα πιο αποτελεσματικά εργαλεία, το οποίο μπορεί να διεισδύσει στα σύννεφα, τη βροχή και το χιόνι, λιγότερο περιορισμένο από τις καιρικές συνθήκες. Από την άλλη πλευρά, SAR είναι ένας προορατικός τρόπος εργασίας. Η δέσμη μικροκυμάτων εκπέμπεται από τον αισθητήρα και το λαμβανόμενο σήμα αντανακλάται από το αντικείμενο πίσω.Τα τελευταία χρόνια, η επεξεργασία εικόνων SAR έχει μελετηθεί ευρέως, η οποία μπορεί να χωριστεί σε τρεις κατηγορίες:. Υπό κανονικές συνθήκες, αυτές οι μέθοδοι μπορούν να χωριστούν σε μη εποπτευόμενων μεθόδων και εποπτευόμενων μεθόδων.

Σε αυτό το έγγραφο, η μηχανή φορέα υποστήριξης SVM υιοθετείται για να επιτύχει παρακολούθηση διαρροών πετρελαίου στη θάλασσα με βάση το SAR υψηλής ανάλυσης δορυφορικές εικόνες. Όταν οι διαφορετικές καιρικές συνθήκες βρίσκονται στη διαφορετική περιοχή, τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα του πετρελαίου είναι διαφορετικά. Για το θέμα αυτό η εποπτευόμενη SVM είναι απαραίτητη για την αυτόματη ταξινόμηση της περιοχής πετρελαιοκηλίδας.

Πλαίσιο παρακολούθησης πετρελαιοκηλίδων με βάση εικόνες SAR

Στην εικόνα 1 δείχνει το διάγραμμα ροής της παρακολούθησης διαρροής πετρελαίου με βάση τις εικόνες SAR. Το Speckle προκύπτει επειδή η ανάλυση του αισθητήρα δεν επαρκεί για να επιλύσει τα ξεχωριστά διασκορπισμένα μέσα σε μια ανάλυση κύτταρο. Το Speckle είναι ένα μεγάλο πρόβλημα στις εικόνες SAR, καθώς ακόμη και μια ομοιογενής περιοχή έχει στατιστική κατανομή με μεγάλα πρότυπα απόκλιση. Οι ασυνάρτητοι μέσοι όροι πολλαπλής εμφάνισης ενδέχεται να μειώσουν τους θορύβους. Για εφαρμογές πετρελαιοκηλίδας, ένα φίλτρο πρέπει να καταστείλει ωστόσο εξακολουθούν να διατηρούν μικρές και λεπτές πετρελαιοκηλίδες. Τα εργαλεία SAR έχουν το πλεονέκτημα έναντι των οπτικών αισθητήρων που μπορούν να αποκτήσουν εικόνες των ωκεανών και των παράκτιων περιοχών μέρα και νύχτα και παρά τις οποιεσδήποτε καιρικές συνθήκες. Ωστόσο, το επίπεδο του ανέμου επηρεάζει το επίπεδο οπίσθιας ανίχνευσης και την ορατότητα των κηλίδων στην επιφάνεια της θάλασσας. Τα πετρελαιοκηλίδες είναι ορατά μόνο για περιορισμένο εύρος τιμών ταχύτητες ανέμου.

Εικόνα 1. Το διάγραμμα ροής παρακολούθησης πετρελαιοκηλίδας με βάση τις εικόνες SAR.

Υποστηρικτικό μηχάνημα για την ταξινόμηση εικόνων SAR

Το σχήμα 1 δείχνει το διάγραμμα ροής της παρακολούθησης διαρροής πετρελαίου με βάση τις εικόνες SAR. Στην προεπεξεργασία δεδομένων, πρέπει να υπάρχουν θόρυβοι θεωρούνται. Το Speckle προκύπτει επειδή η ανάλυση του αισθητήρα δεν επαρκεί για να επιλύσει τα ξεχωριστά διασκορπισμένα μέσα σε μια ανάλυση κύτταρο. Το Speckle είναι ένα μεγάλο πρόβλημα στις εικόνες SAR, καθώς ακόμη και μια ομοιογενής περιοχή έχει στατιστική κατανομή με μεγάλα πρότυπα απόκλιση. Οι ασυνάρτητοι μέσοι όροι πολλαπλής εμφάνισης ενδέχεται να μειώσουν τους θορύβους. Για εφαρμογές πετρελαιοκηλίδας, ένα φίλτρο πρέπει να καταστείλει αλλά εξακολουθούν να διατηρούν μικρές και λεπτές πετρελαιοκηλίδες. Τα εργαλεία SAR έχουν το πλεονέκτημα έναντι των οπτικών αισθητήρων που μπορούν να αποκτήσετε εικόνες των ωκεανών και των παράκτιων περιοχών μέρα και νύχτα και παρά τις οποιεσδήποτε καιρικές συνθήκες. Ωστόσο, το επίπεδο του ανέμου επηρεάζει το επίπεδο οπίσθιας ανίχνευσης και την ορατότητα των κηλίδων στην επιφάνεια της θάλασσας. Τα πετρελαιοκηλίδες είναι ορατά μόνο για περιορισμένο εύρος τιμών ταχύτητες ανέμου.

Υποστηρικτικό μηχάνημα υποστήριξης για ταξινόμηση εικόνων SAR

Ο φορέας υποστήριξης SVM είναι ένας τυπικός εκπρόσωπος των πυρηνικών μεθόδων. Στην πρόβλεψη παλινδρόμησης, ταξινόμηση προτύπων πεδία, έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών. Το SVM κατασκευάζεται με βάση τη στατιστική θεωρία. Εξαρτάται από τον κίνδυνο ελαχιστοποίηση της διάστασης της VC και, ως εκ τούτου, έχει καλή ικανότητα γενίκευσης στα περιορισμένα δείγματα εκπαίδευσης. Πρώτον, από το πρόβλημα ταξινόμησης δεύτερης κατηγορίας για την ανάλυση του μοντέλου ταξινόμησης SVM.

Προσομοίωση

Για να αποδειχθεί η προτεινόμενη προσέγγιση παρακολούθησης της πετρελαιοκηλίδας, βασίζεται σε απεικόνιση SAR τηλεπισκόπησης, το 2010 Dalian Η πετρελαιοκηλίδα Xingang συνέβη στις 16 Ιουλίου 2010 στο Xingang Port, Dalian City. Η θέση αυτού του γεγονότος συνέβη φαίνεται στην εικόνα 2. Στην εικόνα 3 και στην εικόνα 4 δείχνουν το φαινόμενο της πετρελαιοκηλίδας στη θάλασσα και στην ακτογραμμή, αντίστοιχα. Το διαρροή πετρελαίου επηρέασε σοβαρά το περιβάλλον. Η εικόνα 4 δείχνει την αρχική εικόνα SAR. Σε αυτό, η σκοτεινή περιοχή είναι πετρελαιοκηλίδα.

Εικόνα 2. Η τοποθεσία του γεγονότος πετρελαιοκηλίδας του Dalian.

Εικόνα 3. Οι φωτογραφίες πετρελαιοκηλίδας.

Εικόνα 4. Εμφανίζεται η αρχική εικόνα SAR.

Σε αυτό, η σκοτεινή περιοχή είναι πετρελαιοκηλίδα. Τα αποτελέσματα ταξινόμησης βασίζονται στην προτεινόμενη Το πλαίσιο της παρακολούθησης της πετρελαιοκηλίδας με βάση τις εικόνες SAR φαίνεται στην εικόνα 5. Φαίνεται ότι η κύρια διαρροή πετρελαίου θα μπορούσε να ανιχνευθεί αυτομάτως.

Εικόνα 5. Διαχωρισμός πετρελαιοκηλίδας με βάση το SVM.

Φαίνεται ότι η κύρια διαρροή πετρελαίου θα μπορούσε να ανιχνευθεί αυτομάτως. Η προσέγγιση της πετρελαιοκηλίδας μπορεί να χωριστεί σε ανίχνευση σκότους περιοχές, εξόρυξη χαρακτηριστικών για όλες τις σκοτεινές περιοχές και, στη συνέχεια, ταξινόμηση όλων των κηλίδων ως πετρελαιοκηλίδες ή αλκοολούχα ποτά. Η προσέγγιση ταξινόμησης είναι μια μηχανή φορέα υποστήριξης βασισμένη στην κατάσταση του καιρού και του ανέμου. Έτσι, θα μπορούσε να παρακολουθήσει την περιοχή και το εύρος της πετρελαιοκηλίδας.

Συμπεράσματα

Χρησιμοποιείται μηχανισμός φορέα υποστήριξης για παρακολούθηση πετρελαιοκηλίδας με βάση εικόνες SAR, οι οποίες μπορούν να αποκτήσουν την περιοχή πετρελαιοκηλίδας ακριβώς με τις καιρικές συνθήκες. Τα αποτελέσματα προσομοίωσης συμβάντων διαρροής πετρελαίου στο Dalian αποδεικνύουν την εγκυρότητα του SVM για κατακερματισμό εικόνας SAR.