Τηλεπισκόπηση Πλοίων, Υπεράκτιων Εξέδρων Άντλησης Πετρελαίου, Χαρτογράφηση Θαλάσσιων Πηγών Κινδύνου Διαρροής Πετρελαίου στην Θάλασσα Bohai
Από RemoteSensing Wiki
Vita.jpg)
Qianguo Xing,Ruolin Meng, Mingjing Lou, Lei Bing, Xin Liu
Link: [1]
Λέξεις - Κλειδιά: Πλατφόρμες πετρελαίου, Τηλεπισκόπηση, Χρονική και Χωρική ανάλυση, Θαλάσσιες Πηγές Κινδύνων Διαρροής Πετρελαίου, Θάλασσα Bohai
Σκοπός
Οι διαρροές πετρελαίου από θαλάσσιες μεταφορές και από την εξόρυξη πετρελαίου έχουν μεγάλη σημασία για την προστασία του θαλάσσιου περιβάλλοντος. Οι πλατφόρμες και τα πλοία μεταφοράς πετρελαίου έχουν παρόμοια φασματικά χαρακτηριστικά και μέγεθος και μπορούν ταυτόχρονα να προσδιορισθούν από δορυφορικές εικόνες. Οι εξέδρες πετρελαίου και τα πλοία μεταφοράς όμως έχουν διαφορετικούς τρόπους συμπεριφοράς: υπεράκτια πλοία συνήθως κινούνται με το χρόνο, και ακόμη και αν είναι αγκυροβολημένο, αυτή η κατάσταση ελλιμενισμού δεν θα διαρκέσει για μήνες ή χρόνια ενώ οι πλατφόρμες πετρελαίου είναι συνήθως στην ίδια θέση για μεγάλο χρονικό διάστημα μέχρι να αφαιρεθούν ή να καταστραφούν λόγω κάποιου ατυχήματος. Στην εργασία αυτή σκοπός ήταν να προταθεί μια στρατηγική εντοπισμού των πλοίων και υπεράκτιων πλατφόρμων πετρελαίου στη βάση των εικόνων τηλεπισκόπησης και γεωγραφικών συστημάτων πληροφοριών. Δορυφορικές εικόνες χρησιμοποιήθηκαν για τον εντοπισμό της διανομής των πλοίων και των εξεδρών άντλησης πετρελαίου στη θάλασσα Bohai, και δημιουργήθηκε ο χάρτης κινδύνου διαρροής πετρελαίου από τα πλοία και τις εξέδρες άντλησης πετρελαίου με βάση ένα μέσο όρο πιθανότητας εκδήλωσης πετρελαιοκηλίδας.
Εισαγωγή
Με την ταχεία οικονομική ανάπτυξη στον κόσμο, η ζήτηση για πετρέλαιο αυξάνεται γρήγορα, και τα υποθαλάσσια αποθέματα γίνονται μια σημαντική πηγή πετρελαίου. Την ίδια στιγμή, οι θαλάσσιες μεταφορές αυξάνουν γρήγορα και κατά συνέπεια, η πιθανότητα ατυχήματος πετρελαιοκηλίδας ανοικτής θαλάσσης αυξάνει με την αύξηση της θαλάσσιας εκμετάλλευσης και των μεταφορών. Οι δύο κύριες πηγές των πετρελαιοκηλίδων, πλοία και εξέδρες πετρελαίου έχουν διαφορετικά επίπεδα πιθανών επιπτώσεων, σύμφωνα με τις θέσεις και την κατανομή τους. Ειδικά για τις πλατφόρμες πετρελαίου, ένα ατύχημα μπορεί να φέρει τεράστια οικολογική και οικονομική ζημία. Για παράδειγμα, ατύχημα σοβαρής πετρελαιοκηλίδας συνέβη στην πλατφόρμα πετρελαίου Penglai 19-3 τον Ιούλιο του 2011. Σε αυτό το ατύχημα, άφθονη ποσότητα πετρελαίου χύθηκε στη Θάλασσα Bohai, η οποία θα μπορούσε ακόμα και να οδηγήσει σε μείωση των πλαγκτονικών ειδών και στη ποικιλομορφία τους, σε απώλειες των θαλάσσιων προνύμφων και σε αύξηση της περιεκτικότητας υδρογονανθράκων πετρελαίου και κατ’ επέκταση σε βλάβη στο θαλάσσιο περιβάλλον. Γι 'αυτό είναι πολύ σημαντικό να παρακολουθείται η κατανομή των εξεδρών άντλησης πετρελαίου και να βρίσκονται σε εποπτεία. Μέχρι στιγμής, υπάρχουν λίγες εργασίες που επικεντρώνονται στον εντοπισμό της θέσης των εξεδρών άντλησης πετρελαίου μέσω οπτικών δορυφορικών δεδομένων. Λόγω της ικανότητας της παροχής σε πραγματικό χρόνο και σε μεγάλη κλίμακα χωρικών πληροφοριών, η δορυφορική τηλεπισκόπηση είναι μια αποτελεσματική προσέγγιση για την παρακολούθηση υπεράκτιων πλατφόρμων πετρελαίου καθώς και πλοίων. Στην εργασία αυτή, προτάθηκε μια στρατηγική ανίχνευσης υπεράκτιων πλατφόρμων πετρελαίου βασισμένη σε εικόνες τηλεπισκόπησης και συστημάτων γεωγραφικών πληροφοριών, και δημιουργήθηκαν χάρτες κινδύνου διαρροής πετρελαίου.
Περιοχή Μελέτης - Μεθοδολογία
Η ΘάλασσαBohai είναι μια ημίκλειστη θάλασσα και βρίσκεται στο βόρειο τμήμα της Ανατολικής Κίνας. κοιτάσματα πετρελαίου και φυσικού αερίου υπάρχουν κυρίως στοLiaodongBay, στο BohaiBay και στο μέσον της περιοχή της θάλασσας Bohai. Σύμφωνα με το δημοσιεύματα ο αριθμός των κοιτασμάτων πετρελαίου και φυσικού αερίου της θάλασσαςBohai ήταν 20 το 2008. Τα δεδομένα που χρησιμοποιούνται σε αυτή την εργασία αποκτήθηκαν από Landsat 5 / TM και Landsat 7 / ETM +. Landsat 5 και Landsat 7 και με συχνότητα εξέτασης της περιοχής κάθε 16 ημέρες και κύρια χωρική ανάλυση τους 30 μέτρα. Οι εξέδρες πετρελαίου και τα πλοία μπορεί να ανιχνευθούν στις εικόνες επειδή έχουν συνήθως υψηλότερο συντελεστή ανάκλασης από το φόντο του θαλασσινού νερού. Οι εξέδρες πετρελαίου και τα πλοία έχουν παρόμοια φασματικά χαρακτηριστικά και μεγέθη σχετικά με τις δορυφορικές εικόνες σε 30-μέτρα ανάλυση. Έτσι αρχικά τα πλοία και οι εξέδρες πετρελαίου εξάγονται ταυτόχρονα (Εικόνα 1).
Σύστημα Band 7 του Landsat TM / ETM + χρησιμοποιήθηκε για την καταγραφή (Wu et al, 2009. Meng και Xing, 2013). Πρώτα, ελήφθησαν ιστορικά στοιχεία για τις ακτές και τη μορφολογική λειτουργία και εφαρμόστηκαν για να εξαχθεί η καθαρή θαλάσσια ζώνη (Meng και Xing, 2013). Στη συνέχεια, μια μέθοδος κινούμενου παραθύρου χρησιμοποιήθηκε για να χωρίσει την εικόνα σε μπλοκ για τη στατιστική ανάλυση. Πολλοί αλγόριθμοι δεν είχαν τη δυνατότητα αναζήτησης στόχων σε εικόνες μεγάλης κλίμακας, έτσι ώστε ο αλγόριθμος «απόφασης» της ύπαρξής στόχου εφαρμόστηκε για να καθοριστεί εάν υπήρχαν στόχοι ενδιαφέροντος (Meng και Xing, 2013). Αν υπήρχε στόχος που ενδιαφέρει, τότε γίνεται επαναληπτική τμηματοποίηση στο οπτικό όριο για να εξαχθούν. Τέλος, οι θέσεις (γραμμές και στήλες) των στόχων της εικόνας μετατράπηκαν σε γεωγραφικές συντεταγμένες. Η επεξεργασία εισάγει όλους του εξαγόμενους στόχους στο λογισμικό ArcGIS και αφού φιλτραριστούν για την αποφυγή των πολλαπλών εγγραφών τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στην Εικόνα 2. Οι υπεράκτιες πλατφόρμες πετρελαίου θα μπορούσε να διαχωριστεί από τα πλοία, λόγω του ότι οι εξέδρες πετρελαίου και πλοία έχουν διαφορετικούς τρόπους συμπεριφοράς: οι θέσεις των υπεράκτιων πλοίων συνήθως αλλάζουν, ακόμα και αν έχουν σταματήσει και είναι αγκυροβολημένα, η στατική κατάσταση δεν θα διαρκέσει για πολύ, ενώ οι πλατφόρμες πετρελαίου συνήθως παραμένουν στο ίδιο μέρος για μεγάλο χρονικό διάστημα. Στη συνέχεια τα 3 σετ δεδομένων για τα έτη 2007, 2009, 2010 και με ρύθμιση αποστάσεων 100 μέτρων επεξεργάζονται για να ληφθεί στην Εικόνα 3 οι θέσεις των εξέδρων πετρελαίου οι οποίες υπολογίστηκαν 25.
Ο Dagmar (Etkin, 2006) αξιολόγησε τον κίνδυνο διαρροής πετρελαίου στη βάση των 52.000 ατυχήματων που συνέβησαν στις ΗΠΑ σε εσωτερικές πλωτές οδούς,με την οποία, θεωρήθηκαν τύποι πηγής διαρροής πετρελαίου, για διάφορα είδη πετρελαιου και σε διάφορα μέγεθη και παράγοντες που αφορούν τοποθεσίες. Σε αυτή την εργασία ο χάρτης κίνδυνου πετρελαιοκηλίδας δημιουργήθηκε με βάση το μοντέλο Dagmar και χωρική κατανομή της πετρελαιοκηλίδας. Το μοντέλο αναπτύσσεται από τη σχέση :
όπου R είναι ο τελικός κίνδυνος πετρελαιοκηλίδας, Pship είναι η μέση πιθανότητα πετρελαιοκηλίδας του κάθε πλοίου, Vship είναι ο μέσος όρος όγκου πετρελαιοκηλίδας του κάθε πλοίου, Dship είναι η πυκνότητα των πλοίων, Fship είναι ένας τροποποιητής για την πετρελαιοκηλίδα του πλοίου, Poil είναι ο μέσος όρος πιθανότητας πετρελαιοκηλίδας σε κάθε πλατφόρμα πετρελαίου, Voil είναι ο μέσος όρος του όγκου πετρελαιοκηλίδας της κάθε πλατφόρμας πετρελαίου, Doil είναι η πυκνότητα των πλατφόρμων, Foil είναι ο τροποποιητής της διαρροής σε πλατφόρμες πετρελαίου, και Ε της επίδρασης της πετρελαιοκηλίδας. Η μέση πιθανότητα πετρελαιοκηλίδα σε κάθε πλοίο θα μπορούσε να υπολογιστεί με βάση το γεγονός ότι η κατανομή πιθανότητας πετρελαιοκηλίδας σε ατυχήματα είναι μια διακριτή διωνυμικής κατανομή πιθανοτήτας , και είναι σχετική με τον τρέχον αριθμό πλοίων (Wang, 2010). Ο μέσος όρος του όγκου πετρελαιοκηλίδας για κάθε πλοίο θα μπορούσε να συναχθεί από μια έκθεση στατιστικών για τα ατυχήματα πλοίων τη θάλασσα Bohaiμεταξύ 1973 και 2002. Η μέση πιθανότητα πετρελαιοκηλίδας της κάθε πλατφόρμας πετρελαίου και ο μέσος όρος του όγκου διαρροής υπολογίζεται με βάση την έκθεση που συνέταξε το DET Norske Veritas (Veritas, 2011).
Αποτελέσματα - Επίλογος
Οι πλατφόρμες πετρελαίου που εντοπίστηκαν αφορούν την περίοδο 2007 ως 2010. Δεδομένου ότι τα προαναφερθέντα, επίσημα στοιχεία των τοποθεσιών πλατφόρμων πετρελαίου δεν ήταν προσβάσιμα, το αποτέλεσμα θα μπορούσε να επικυρωθεί μόνο με ανεπίσημα δεδομένα. Στην παρούσα εργασία τα αποτελέσματα επιβεβαιώθηκαν με απεύθειας σύνδεσης εικόνα από τις διάφορες περιοχές. Όπως φαίνεται στην Εικόνα 3, η κατανομή των προσδιορισμένων πλατφόρμων πετρελαίου δείχνει μεγάλη ομοιότητα με εκείνη της Εικόνας 4, είναι επίσης σύμφωνη με την πραγματική κατανομή των κοιτασμάτων πετρελαίου και φυσικού αερίου στην Liaodong Bay, Bohai Bay και την μεσαία περιοχή της θάλασσας Bohai. 17 από 25 πλατφόρμες ήταν μέσα στη λογική απόσταση. Η κατανομή των πλατφόρμων πετρελαίου όπως εξάγεταιήταν πειστική αλλά ο αριθμός μπορεί να είναι διαφορετικός από τις πραγματικές. Ο χάρτης κινδύνων θαλάσσιας πετρελαιοκηλίδας θα μπορούσε κατά προτίμηση να εμφανίζει τη κατανομή των θαλάσσιων κίνδυνο διαρροής πετρελαίου με βάση την κατανομή των πλοίων και των πλατφορμών που είναι οι δύο σημαντικές πηγές πετρελαιοκηλίδων, και οι χάρτες αυτοί θα μπορούσαν επίσης να παρέχουν τεχνική υποστήριξη για τη θαλάσσια ασφάλεια στην υπηρεσία προστασίας του περιβάλλοντος με σκοπό τη προτεραιότητα της θαλάσσιας περιπολίας, την ανάπτυξη της πρόληψης και του ελέγχου των πόρων, κλπ
