Τηλεπισκόπηση των πλοίων και των υπεράκτιων πετρελαϊκών πλατφορμών και χαρτογράφηση της πηγή κινδύνου πετρελαιοκηλίδας στη θάλασσα Bohai

'''Αντικείμενο Εφαρμογής:''' Τηλεπισκόπηση των πλοίων και των υπεράκτιων πετρελαϊκών πλατφορμών και χαρτογράφηση της πηγή κινδύνου πετρελαιοκηλίδας στη θάλασσα Bohai

'''Πρωτότυπος Τίτλος:''' Remote Sensing of Ships and Offshore Oil Platforms and Mapping the Marine Oil Spill Risk Source in the Bohai Sea

'''Συγγραφείς:''' Qianguo Xing, Ruolin Meng, Mingjing Lou, Lei Bing, Xin Liu

'''Πηγή:''' Aquatic Procedia 3 ( 2015 ) 127 – 132

 [http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214241X15002370]

'''Λέξεις Κλειδιά:''' τηλεπισκόπηση ,χρονική και χωρική ανάλυση, θαλάσσιο κίνδυνο πετρελαιοκηλίδας , τη Θάλασσα Bohai
 
'''Περίληψη:'''<br>

Οι πετρελαιοκηλίδες από τις θαλάσσιες μεταφορές και την εξερεύνηση πετρελαίου έχουν μεγάλη σημασία στην προστασία του θαλάσσιου περιβάλλοντος. Το θαλασσινό λάδι από τις  πλατφόρμες πετρελαίου αλλά και τα πλοία, έχουν παρόμοια φασματικά χαρακτηριστικά που μπορούν ταυτόχρονα να εξάγονται από δορυφορικές εικόνες. Οι πλατφόρμες πετρελαίου και τα πλοία έχουν διαφορετικούς τρόπους συμπεριφοράς: τα ανοικτά πλοία συνήθως κινούνται με το χρόνο και ακόμη και αν είναι αγκυροβολημένα, αυτή η κατάσταση πρόσδεσης δεν θα διαρκέσει μήνες ή χρόνια, ενώ οι πλατφόρμες πετρελαίου είναι συνήθως στον ίδιο χώρο για πολύ καιρό. Σε αυτή την εργασία, γίνεται αναφορά μιας στρατηγικής ανίχνευσης πλοίων και υπεράκτιων πετρελαϊκών πλατφορμών καθώς επίσης γίνεται και η  ανίχνευση εικόνων μέσα από τα  γεωγραφικά συστήματα πληροφοριών. Χρησιμοποιήθηκαν δορυφορικές εικόνες για την ανίχνευση της κατανομής των πλοίων και των πλατφόρμων πετρελαίου στη Θάλασσα Bohai και ο χάρτης επικινδυνότητας της πετρελαιοκηλίδας από πλοία και πετρελαιοφόρα πλοία στη Θάλασσα Bohai που δημιουργήθηκε με βάση μια μέση πιθανότητα πετρελαιοκηλίδας.

'''Εισαγωγή'''<br>

Με την ταχεία οικονομική ανάπτυξη στον κόσμο, η ζήτηση για πετρέλαιο αναπτύσσεται γρήγορα και το θαλάσσιο πετρέλαιο γίνεται πολύ σημαντική πηγή πετρελαίου λόγω των πλούσιων αποθεμάτων της. Ταυτόχρονα, η δραστηριότητα της θαλάσσιας μεταφοράς αυξάνεται ταχέως. Κατά συνέπεια, τα θαλάσσια ατυχήματα από πετρελαιοκηλίδες αυξάνονται με την αυξανόμενη εκμετάλλευση του θαλάσσιου πετρελαίου και του πετρελαίου Μεταφορά. Η πετρελαιοκηλίδα είναι μία από τις σοβαρότερες αιτίες της θαλάσσιας ρύπανσης που δεν φέρνει μόνο τεράστια οικονομική απώλεια για την κοινωνία, αλλά επηρεάζει και το θαλάσσιο οικολογικό περιβάλλον που κατά συνέπεια, οδηγεί σε ζημιές στην οικολογική ισορροπία. Δεδομένου ότι δύο κύριες πηγές πετρελαιοκηλίδων, τα πλοία και οι πλατφόρμες πετρελαίου, έχουν διαφορετικά επίπεδα πιθανών επιπτώσεων ανάλογα με τις τοποθεσίες και τις κατανομές τους. Ειδικά για τις πλατφόρμες πετρελαίου, μπορούν να φέρουν τεράστια οικολογική και περιβαλλοντική όπως και οικονομική ζημία μόλις συμβεί ένα ατύχημα. Για παράδειγμα, σοβαρό ατύχημα πετρελαιοκηλίδας συνέβη στο Penglai στην πλατφόρμα 19-3  τον Ιούλιο του 2011. Σε αυτό το ατύχημα, άφθονο πετρέλαιο και λάσπη με βάση το πετρέλαιο χύνεται στη θάλασσα Bohai, γεγονός το οποίο οδηγεί  στη μείωση των πλαγκτονικών ειδών και της ποικιλομορφίας τους, στην απώλεια θαλάσσιων προνυμφών και στο ιχθυάλευρο, στην αύξηση της περιεκτικότητα σε των υδρογονανθάκων του βένθους, βλάβες στο θαλάσσιο περιβάλλον της θάλασσας Bohai. Επομένως, είναι πολύ σημαντική η παρακολούθηση της διανομή των πλατφορμών πετρελαίου και η διατήρηση της εποπτεία τους. Γενικά, οι σχετικοί οργανισμοί έχουν τα δεδομένα της τοποθεσίας της πλατφόρμας πετρελαίου. Όταν απαιτούνται τα δεδομένα της θέσης των πλατφορμών πετρελαίου, πρέπει να χρησιμοποιηθούν διαφορετικές εναλλακτικές λύσεις. Μέχρι στιγμής, υπάρχουν λίγες εργασίες που επικεντρώνονται στην αναγνώριση της θέσης των πλατφορμών πετρελαίου μέσω οπτικών δορυφορικών δεδομένων. Λόγω της ικανότητας παροχής πραγματικού χρόνου και μεγάλης κλίμακας χωρικών πληροφοριών, το δορυφορικό τηλεχειριστήριο είναι μια αποτελεσματική προσέγγιση για την παρακολούθηση υπεράκτιων πετρελαϊκών πλατφορμών καθώς και πλοίων. 

'''Δεδομένα και μέθοδοι'''<br>

Η Θάλασσα Bohai είναι ημικλειστή ηπειρωτική θάλασσα, και βρίσκεται στα βόρεια της Ανατολικής Κίνας. Πεδία πετρελαίου και φυσικού αερίου κυρίως διανέμουν στον κόλπο Liaodong, στον κόλπο Bohai και στη μεσαία περιοχή της θάλασσας Bohai. Σύμφωνα με το ανακοινωθέν της θάλασσας Bohai, ο αριθμός πεδίων πετρελαίου και φυσικού αερίου ήταν 20 το 2008.
Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτή την έρευνα αποκτήθηκαν από τους Landsat 5 / TM και Landsat 7 / ETM +. Landsat 5 και Landsat 7, καθώς επανεξέταζαν την ίδια περιοχή κάθε 16 ημέρες και η κύρια χωρική τους ανάλυση ήταν 30 μέτρα. Οι πλατφόρμες πετρελαίου και τα πλοία μπορούν να ανιχνεύονται στις εικόνες, καθώς συνηθίζουν να έχουν μεγαλύτερη ανακλαστικότητα από το φόντο του θαλάσσιου νερού. Έτσι το πρώτο βήμα ήταν να εξάγουν και τα δύο. Έτσι, τόσο οι πλατφόρμες πετρελαίου όσο και τα πλοία εξήχθησαν ταυτόχρονα.

[[Εικόνα: ER_p1_keim6.jpg|400px|thumb|center|'''Εικόνα 1.''' Εκμεταλλεύτηκε πλοία και πετρελαϊκές πλατφόρμες το 2007 από εικόνες Landsat.]]

[[Εικόνα: ER_p2_keim6.jpg|400px|thumb|center|'''Εικόνα 2.''' : Εκμεταλλεύτηκε πλοία και πετρελαϊκές πλατφόρμες το 2009 από εικόνες Landsat.]]

[[Εικόνα: ER_p3_keim6.jpg|400px|thumb|center|'''Εικόνα 3.''' : Εκμεταλλεύτηκε πλοία και πετρελαϊκές πλατφόρμες το 2010 από εικόνες Landsat.]]

Η ζώνη 7 του Landsat TM / ETM + χρησιμοποιήθηκε για την εξαγωγή. Πρώτα, εφαρμόστηκαν τα ιστορικά δεδομένα για την ακτογραμμή και μετά η  μορφολογική λειτουργία  για την εξαγωγή της καθαρής θαλάσσιας ζώνης. Οι  αλγόριθμοι δεν είχαν την ικανότητα να αναζητούν στόχους σε μεγάλης κλίμακας εικόνες, έτσι ώστε με βάση τον αλγόριθμο αποφασίστηκε  η ύπαρξη του στόχου. Επιπλέον χρησιμοποιήθηκε επαναληπτικός οπτικός καταμερισμός κατωφλίου για την εξαγωγή των στόχων. Τέλος, οι θέσεις (σειρές και στήλες) του στόχοι στην εικόνα μετατράπηκαν σε γεωγραφικές συντεταγμένες.
Έγινε εισαγωγή όλων των εξαγόμενων στόχων στο λογισμικό ArcGIS, συμπεριλαμβανομένων των πλοίων και των πλατφορμών πετρελαίου. Στη συνέχεια, διαγράφτηκε το επικαλυπτόμενο τμήματα για να βεβαιωθεί ότι η εξαγωγή εκτελέστηκε μόνο μία φορά στον ίδιο χώρο. Τα αποτελέσματα εμφανίζονται στις εικόνες 1, 2 , 3.
Τέλος, οι υπεράκτιες πετρελαϊκές πλατφόρμες διαχωρίστηκαν από τα πλοία, επειδή οι πλατφόρμες πετρελαίου και τα πλοία έχουν διαφορετικό χαρακτήρα τρόποι συμπεριφοράς: οι θέσεις των υπεράκτιων πλοίων συνήθως αλλάζουν, και ακόμη και αν έχουν σταματήσει και αγκυροβοληθεί,  η στατική κατάσταση δεν θα διαρκέσει για μήνες ή χρόνια. ενώ οι πλατφόρμες πετρελαίου συνήθως παραμένουν στο ίδιο μέρος για μεγάλο χρονικό διάστημα έως ότου αφαιρεθούν ή καταστραφούν σε καταστροφές. Μετά τη διασταύρωση όλων των 3 σειρών δεδομένων (3 έτη: 2007, 2009 και 2009) 2010, αντίστοιχα) με απόσταση ρύθμισης 100 μέτρων, εντοπίστηκαν τελικά 25 πλατφόρμες πετρελαίου όπως φαίνεται στην εικόνα 4.

[[Εικόνα: ER_p4_keim6.jpg|400px|thumb|center|'''Εικόνα 4.''' : Κατανομή πλατφορμών πετρελαίου που ανιχνεύονται από δορυφορικά δεδομένα.]]

Ο Dagmar αξιολόγησε τον κίνδυνο πετρελαιοκηλίδας με βάση 52.000 ατυχήματα που συνέβησαν στις εσωτερικές πλωτές οδούς των ΗΠΑ, με ποιους τύπους πηγών πετρελαιοκηλίδας, τύποι πετρελαίου, μεγέθους διαρροής και συναφών με τη θέση παραγόντων που εξετάστηκαν. Σε αυτό τον χάρτη επικινδυνότητας της πετρελαιοκηλίδας, δημιουργηθεί με βάση το μοντέλο του Dagmar και τη χωρική κατανομή της πετρελαιοκηλίδας πηγές. Το μοντέλο εμφανίζεται στην εικόνα 5:
[[Εικόνα: ER_p5_keim6.jpg|373px|thumb|center|'''Εικόνα 5.''' : Μοντέλο του Dagmar]]
όπου R είναι ο τελικός κίνδυνος πετρελαιοκηλίδας, το Pship είναι η μέση πιθανότητα πετρελαιοκηλίδας κάθε πλοίου, το Vship είναι η μέση πετρελαιοκηλίδα όγκος κάθε πλοίου, Dship είναι η πυκνότητα των πλοίων, Fship είναι ένας τροποποιητής για τη διαρροή πλοίων πετρελαίου, Poil είναι η μέση πετρελαιοκηλίδα πιθανότητα κάθε πλατφόρμα πετρελαίου, Voil είναι ο μέσος όγκος διαρροής πετρελαίου κάθε πλατφόρμα πετρελαίου, Doil είναι η πυκνότητα του πετρελαίου πλατφόρμες, το Foil είναι ο τροποποιητής των πετρελαιοκηλίδων πλατφόρμες, και Ε το αποτέλεσμα της πετρελαιοκηλίδας.
Η μέση πιθανότητα πετρελαιοκηλίδας για κάθε πλοίο θα μπορούσε να υπολογιστεί βάσει του γεγονότος ότι τα πετρελαιοφόρα ατυχήματα με βάση την κατανομή πιθανότητας, ήταν μια διακριτή διωνυμική κατανομή πιθανότητας, και ήταν σχετική με τον αριθμό των πλοίων σε κίνηση. Ο μέσος όγκος διαρροής πετρελαίου κάθε πλοίου θα μπορούσε να αντληθεί από μια έκθεση των πλοίων σύμφωνα με τα στατιστικά στοιχεία στη Θάλασσα Bohai μεταξύ 1973 και 2002. Τα δεδομένα αυτά ήταν πιο κατάλληλα στο εξωτερικό ή ολόκληρης της Κίνας. Η μέση πιθανότητα πετρελαιοκηλίδας κάθε πλατφόρμας πετρελαίου και ο μέσος όγκος διαρροής ήταν υπολογιζόμενη βάσει έκθεσης της DET NORSKE VERITAS. Η πυκνότητα των πλοίων και των πετρελαιοφόρων θα μπορούσε να υπολογιστεί απευθείας από τη χωρική τους κατανομή. Η επίδραση της πετρελαιοκηλίδας αποκτήθηκε μέσω συστήματος εμπειρογνωμόνων βασισμένο στο γεγονός ότι τα ατυχήματα πετρελαιοκηλίδας έφεραν διαφορετική επιρροή σε διαφορετικά ωκεανική λειτουργική περιφερειοποίηση. Καθώς οι πλατφόρμες πετρελαίου και τα πλοία ήταν δύο διαφορετικές πηγές, θα μπορούσαν να έχουν επίσης ως αποτέλεσμα διαφορετικές επιπτώσεις όταν λαμβάνονται υπόψη τα κοινωνικά και πολιτικά ζητήματα.

'''Αποτελέσματα και συζητήσεις'''<br>

Οι εξορυκτικές πλατφόρμες πετρελαίου θεωρήθηκαν ότι χτίστηκαν πριν από το 2007. Όπως προαναφέρθηκε, τα επίσημα στοιχεία των τοποθεσιών πλατφόρμας πετρελαίου δεν ήταν προσβάσιμα και το αποτέλεσμα μπορούσε να επικυρωθεί μόνο με άτυπα δεδομένα. Σε αυτό το έργο, σε απευθείας σύνδεση ωκεανών λειτουργική περιφερειοποίηση της θάλασσας Bohai το 2008, σε απευθείας σύνδεση ωκεανό λειτουργικό η περιφερειοποίηση της περιοχής Tianjin, η διαδικτυακή λειτουργική περιφερειοποίηση του Hebei σε ωκεανό και μια εικόνα από το Shi (2012) χρησιμοποιήθηκαν για την επικύρωση του αποτελέσματος, όπως φαίνεται στην εικόνα 6.

[[Εικόνα: ER_p6_keim6.jpg|400px|thumb|center|'''Εικόνα 6.''' : Θέση των κοιτασμάτων πετρελαίου στη Θάλασσα Bohai]]

[[Εικόνα: ER_p7_keim6.jpg|400px|thumb|center|'''Εικόνα 7.''':Χάρτης επικινδυνότητας θαλάσσιων πετρελαιοκηλίδων στη Θάλασσα Bohai]]

Όπως φαίνεται και στην εικόνα 4,  η κατανομή των αναγνωρισμένων πλατφορμών πετρελαίου παρουσιάζει μεγάλη ομοιότητα με εκείνη της εικόνας 6, έρχεται σε συμφωνία με την πραγματική κατανομή πετρελαίου και φυσικού αερίου στα πεδία Liaodong Bay, Bohai Bay και τη μεσαία περιοχή της θάλασσας Bohai. 17 από τις 25 πλατφόρμες βρίσκονταν σε λογική απόσταση από τις υπάρχουσες σε άτυπα δεδομένα. Η κατανομή των εξορύξεων πετρελαίου ήταν πειστική, αλλά ο αριθμός μπορεί να είναι διαφορετικός από τον πραγματικό. Οι χάρτες επικινδυνότητας θαλάσσιων πετρελαιοκηλίδων θα μπορούσαν κατά προτίμηση να εμφανίσουν την κατανομή του κινδύνου θαλάσσιων πετρελαιοκηλίδων με βάση το τη διανομή πλοίων και πλατφορμών που αποτελούσαν δύο σημαντικές πηγές πετρελαιοκηλίδας. Οι χάρτες μπορούσαν επίσης να προσφέρουν τεχνική υποστήριξη για την υπηρεσία θαλάσσιας ασφάλειας και προστασίας του περιβάλλοντος, όπως η προτεραιότητα της ναυτικής περιπολίας, ανάπτυξη πόρων πρόληψης και ελέγχου.