Τηλεπισκόπηση και ανάλυση εικόνας για τον μετριασμό πετρελαιοκηλίδων στην Ερυθρά θάλασσα.
Από RemoteSensing Wiki
REMOTE SENSING AND IMAGE ANALYSIS FOR OIL SPILL MITIGATION IN THE RED SEA
Foudan Salem, Tarek El-Ghazawi, and Menas Kafatos
George Mason University, Fairfax, VA
1. Εισαγωγή
Ο κύριος στόχος αυτής της μελέτης για να ακολουθηθούν οι πετρελαιοκηλίδες με τον έλεγχο της Ερυθράς θάλασσας χρησιμοποιώντας τα στοιχεία της τηλεπισκόπησης για να ανιχνεύσει τα αποτελέσματα των δραστηριοτήτων σκαφών πέρα από τις μεγάλες εκτάσεις των παράκτιων υδάτων. Η συχνή κυκλοφορία των εμπορικών σκαφών και των πετρελαιοφόρων μαζί με τη θέση των πλατφορμών πετρελαίου και των παράκτιων περιοχών παραγωγής πετρελαίου αντιπροσωπεύει μια ανάγκη για την έγκαιρη ανίχνευση της ρύπανσης χρησιμοποιώντας τις δορυφορικές εικόνες. Τα στοιχεία που λαμβάνονται μέσω τηλεπισκόπησης θα είναι αποτελεσματικότερα για την παρακολούθηση της κίνησης του πετρελαίου, της εξομάλυνσης της διασποράς, τις μολυσμένες παράκτιες περιοχές, τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα ακτών, τις κατευθύνσεις των κυμάτων, καθώς επίσης και την ποιότητα νερού και το χρώμα των ωκεανών.
Λόγω της φύσης της δορυφορικής κάλυψης ωκεανών των και των πολλαπλών ημερομηνιών των εικόνων και από τα αερομεταφερόμενα και διαστημικά δεδομένα, η λείανση που προκαλείται από το πετρέλαιο είναι ιδιαίτερα εύκολο να ανιχνευτεί. Η χρησιμοποίηση της ανάλυσης εικόνας με τη βοήθεια των χρονικών/χωρικών και φασματικών κριτηρίων ανάλυσης επιτρέπει την εκτίμηση της ρύπανσης και την πρόβλεψη των βημάτων. Αυτό θα επιτρέψει την εξαγωγή των πρόσθετων πληροφοριών όπως οι διαστάσεις, ο τύπος, η ταχύτητα, οι μετακινήσεις, και οι κατευθύνσεις. Επιπλέον, θα επιτρέψει σε μας να προβλέψουμε το χρόνο που θα πάρει για να φθάσει στην ακτή, και θα μας βοηθήσει να επισημάνουμε τις διαδρομές των σκαφών. Οι δορυφόροι όπως ο SPOT με εικόνες υψηλής ανάλυσης, και ο αισθητήρας SeaWiFS, θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την οπτική ερμηνεία των περιβαλλοντικά ευαίσθητων περιοχών και να μας βοηθήσουν καλύτερα στην ανίχνευση της ρύπανσης των υδάτων.Το SeaWiFS είναι χρήσιμο για την παρακολούθηση του χρώματος του ωκεανού και τη συγκέντρωση του φυτοπλαγκτόν, η οποία θεωρείται ως ένας από τους κύριους περιβαλλοντικούς δείκτες για την καθαρότητα του ύδατος και την αρχική ωκεάνια παραγωγικότητα.
Η δυνατότητα της χρησιμοποίησης των τεχνικών τηλεπισκόπησης
Ο συχνός έλεγχος της επιφάνειας και της ακτής της θάλασσας θα επιτρέψει την αποτελεσματική επιτήρηση ως προς τη ρύπανση πετρελαίου. Οι δορυφορικές εικόνες, ως αποτελεσματικό εργαλείο ερευνών είναι μια κύρια πηγή προκειμένου να ληφθούν σε πραγματικό χρόνο στοιχεία. Σε περίπτωση διαρροής πετρελαίου, αυτές οι πληροφορίες μπορούν να ανακτηθούν σε σύντομο χρονικό διάστημα να ενισχυθούν οι αρχές για να προγραμματίσουν τη γρηγορότερη διαδρομή στην κηλίδα και να διατυπώσουν ένα αποτελεσματικό σχέδιο προστασίας του περιβάλλοντος, το οποίο θα μπορούσε να είναι ένας τρόπος να μειωθούν οι ζημίες. Ο υπερφασματικός αισθητήρας αντέχει οικονομικά τη δυνατότητα για τον προσδιορισμό της λεπτομέρειας των υλικών. Αυτό μπορεί να αποβάλει τους ψεύτικους συναγερμούς των χαρακτηριστικών γνωρισμάτων, όπως οι μεγάλες ανθίσεις αλγών, οι οποίες μπορούν να προσδιοριστούν κατά λάθος ως πιθανή πετρελαιοκηλίδα με άλλους συμβατικούς αισθητήρες.
2. Μεθοδολογία
Απόκτηση δεδομένων
Τρεις τύποι πηγών στοιχείων προτείνονται εδώ. Κατ' αρχάς, οι διαστημικές εικόνες (STS-4 Colombia 11), που λαμβάνονται από τις φορητές φωτογραφικές μηχανές το 1992, το μέγεθος των εικόνων είναι 640x480 εικονοστοιχεία στα ορατά κανάλια. Μια έρευνα έγινε χρησιμοποιώντας 80 εικόνες που καλύπτουν την περιοχή της Ερυθράς θάλασσας, στις διαφορετικές γωνίες, από τις 80 εικόνες, 4 εικόνες που παρουσίασαν πιθανή πετρελαιοκηλίδα επιλέχτηκαν. Δεύτερον, ο δορυφόρος SPOT 4, δύο εικόνες SPOT που λαμβάνονται στις 25 Ιουνίου και 2 Νοεμβρίου 1998 (με ανάλυση 20m). Οι SeaWiFs στο δορυφόρο Seastar. Η καθημερινή κάλυψη επιτρέπει τις σφαιρικές παρατηρήσεις στην ανάλυση 4km. Τέσσερις εικόνες επιλέχτηκαν από τις παγκόσμιες εικόνες κάλυψης, οι οποίες παρήχθησαν από πολλαπλές σκηνές των τεσσάρων εποχών. Τέταρτο, το AISA αερομεταφερόμενο φασματόμετρο απεικόνισης.
Περιγραφή δεδομένων SeaWiFs
Οι μετρήσεις του συντελεστή ανάκλασης του φωτός από την επιφάνεια του ωκεανού είναι η βάση για την παραγωγή στοιχείων του χρώματος του ωκεανού. Η ακτινοβολία που ανακλάται συσχετίζεται με τη συγκέντρωση της χλωροφύλλης και άλλης χρωστικής ουσίας. Δεδομένου ότι η χλωροφύλλη είναι μια πράσινη χρωστική ουσία και το χρώμα της αλλαγής του ύδατος από μπλε σε πράσινο καθώς η συγκέντρωση της χλωροφύλλης αυξάνει, το SeaWiFs είναι σε θέση να εντοπίζει τη συγκέντρωση του φυτοπλαγκτόν και την αύξηση, την άνθιση των αλγών, και τη ρύπανση.
Ανίχνευση της διαύγειας του ύδατος χρησιμοποιώντας τις εικόνες SPOT
Οι πολυφασματικές εικόνες του SPOT (κοντά στις υπέρυθρες και ορατές ζώνες) έχουν τη δυνατότητα να ανιχνεύουν τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα ακτών και τη διαύγεια του ύδατος. Δεδομένου ότι οι υψηλής ευκρίνειας εικόνες επιτρέπουν σε μας να καθορίσουμε τις οπτικές ανομοιογένειες του ανώτερου στρώματος του νερού της θάλασσας που προκαλείται από τις ιδιαίτερες συγκεντρώσεις ουσιών οργανικής προέλευσης, συμπεριλαμβανομένων των αλγών. Οι δύο εικόνες SPOT του βόρειου μέρους του Κόλπου του Σουέζ αποκτήθηκαν στις 26 Ιουνίου 1998 (θερινή εποχή), και τον Νοέμβριο του 1998 (χειμερινή εποχή). Οι εικόνες επιλέχτηκαν για τις περιοχές με υψηλές θαλάσσιες δραστηριότητες όπως το λιμάνι του Σουέζ.
Στην πρώτη εικόνα του SPOT, που λαμβάνεται τον Ιούνιο του 1998 (καλοκαίρι): Η εικόνα παρουσιάζει μεγάλη αλλαγή του υδατοχρώματος, ένα άσπρο χρώμα εμφανίζεται σε μερικές εντοπισμένες περιοχές, που δείχνουν μια υψηλή συγκέντρωση του αιωρούμενου θέματος, το άσπρο χρώμα σε μερικές περιοχές οφείλεται στις φυσικές εκβολές αποξηράνσεων. Το άσπρο χρώμα παρουσιάζει την κατεύθυνση κυμάτων προς τα εμπρός στο νότο λόγω της επικράτησης των βόρειων ανέμων (σχήμα 1).
Στη δεύτερη εικόνα του SPOT, που λαμβάνεται τον Νοέμβριο του 1998 (χειμώνας): Στη χειμερινή εποχή, το νερό της θάλασσας εμφανίζεται στο φυσικό μπλε χρώμα της θάλασσας και φαίνεται διαυγές από τις άσπρες ουσίες, οι οποίες ένας δείκτης για τη χαμηλή αύξηση της χλωροφύλλης λόγω της χαμηλής θερμοκρασίας του χειμώνα. Κατά συνέπεια, η ανίχνευση του αιωρούμενου θέματος θα είναι μη αποδοτική κατά τη διάρκεια της χειμερινής εποχής λόγω του κρύου
3. Αποτελέσματα
1. Οι εικόνες SPOT με υψηλή ανάλυση έχουν την αποδοτικότητα να ανιχνεύουν τους διαφορετικούς τύπους ρυπάνσεων νερού της θάλασσας. Η συγκέντρωση των αιωρούμενων ουσιών και η χλωροφύλλη εμφανίζονται στην υπογραφή του άσπρου χρώματος στο βόρειο μέρος του Κόλπου του Σουέζ. Η ανίχνευση της ρύπανσης είναι πιο επαρκής το καλοκαίρι προκειμένου να ελέγξει τη μέγιστη αύξηση του φυτοπλαγκτόν.
2. Υψηλή αρχική παραγωγικότητα που παρουσιάζεται καθαρά στις εικόνες SeaWiFs στο τρίτο νότιο μέρος της Ερυθράς θάλασσας. Οι εικόνες παρουσιάζουν υψηλή συγκέντρωση σε χλωροφύλλη (φυτοπλαγκτόν) που οφείλεται σε υψηλή θερμοκρασία κατά τη διάρκεια των διαφορετικών εποχών.
3. Οι εικόνες SeaWiFS θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σημαντικά στο νότιο μέρος της θάλασσας για την υψηλή συγκέντρωση το μεγαλύτερο μέρος του έτους, περισσότερο απ' ό, τι στο βόρειο μέρος, ως περιβαλλοντικό δείκτη για την καθαρότητα του ύδατος σε όλες τις εποχές.
4. Συμπεράσματα
Ο κόλπος του Σουέζ ως ημι - κλειστή περιοχή αντιπροσωπεύει την πιο σημαντική δυνητική πηγή ρύπανσης πετρελαίου στην Ερυθρά θάλασσα, λόγω της ρύπανσης από την απόσβεση απαλλαγής σκαφών και βυτιοφόρων, απόβλητα λυμάτων, παράκτιο πετρέλαιο βιομηχανικό, και δραστηριότητες διατρήσεων. Η πιθανή τύχη των πετρελαιοκηλίδων πρέπει να αναλύονται σε σχέση με το είδος του πετρελαίου που αναμένεται να χυθεί και τις επικρατούσες εποχιακές καιρικές συνθήκες, το σχήμα και το όριο της ξηράς, τους επικρατούντες ανέμους, καθώς και άλλους θαλάσσιους παράγοντες, καθώς και το είδος και το μέγεθος της πετρελαιοκηλίδας.
Η τηλεπισκόπηση μέσω ποικίλων διαστημικών και αερομεταφερόμενων αισθητήρων μπορεί να παρέχει τις εκτενείς ικανότητες σε αυτήν την περιβαλλοντικά ευαίσθητη περιοχή της λεκάνης της Ερυθράς θάλασσας.
