Ανάλυση παρακολούθησης θαλάσσιας πετρελαιοκηλίδας με χρήση δορυφορικής τηλεπισκόπισης
Από RemoteSensing Wiki
Πρωτότυπος Τίτλος: «Analysis of Marine Oil Spill Pollution Monitoring Based on Satellite Remote Sensing Technology»
Συγγραφείς: J L Ning, Z L Chen, C Y Wang and W J Xie
Πηγή: [ http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/392/4/042045/pdf ]
Λέξεις Κλειδιά: πετρελαιοκηλίδα, Τηλεπισκόπηση, μόλυνση, θάλασσα
1. Εφαρμογή Οι παραδοσιακοί τρόποι παρακολούθησης πετρελαιοκηλίδας δεν αποτελούν επαρκείς. Η τηλεπισκόπιση έχει εξελιχτεί και μπορεί να βοηθήσει στην έγκαιρη παρακολούθηση της πετρελαιοκηλίδας. Αυτή τη στιγμή η τηλεπισκόπιση μόλυνσης θαλάσσιας πετρελαιοκηλίδας περιλαμβάνει: α) μέσα διακριτικής ικανότητας δεδομένων MODIS, β) διαστημικά υπέρυθρα δεδομένα, γ) υπερφασματικά δεδομένα, δ) Πολύ-χρονικά, πολύ-χωρικά δεδομένα και πολλαπλές πηγές δεδομένων, ε) δεδομένα δορυφορικών ραντάρ.
2. Το επιστημονικό κύρος της τηλεπισκόπισης για την παρακολούθηση πετρελαιοκηλίδας Η τηλεπισκόπιση μέσω δορυφόρων αποτελεί ένα αναντικατάστατο εργαλείο εξαιτίας της ευρείας χρήσης της, της υψηλής ταχύτητας και την ταυτόχρονη συνεχή παρακολούθηση.
2.1. Παρακολούθηση θαλάσσιας πετρελαιοκηλίδας με μέσα διακριτικής ικανότητας δεδομένα MODIS Οι παραδοσιακοί δορυφορικοί οπτικοί αισθητήρες (NOAA/AVHR, SeaWiFS ect) επειδή παρουσιάζουν περιορισμένη χωρική ανάλυση για τον εντοπισμό πετρελαιοκηλίδας, υψηλή χωρική ανάλυση οπτικών αισθητήρων (Landsat, SPOT, IKANOS) αλλά είναι ακριβοί, λίγα φασματικά κανάλια και μικρό χρόνο ανάλυσης δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε καθημερινή βάση. Αντίθετα, η χρήση MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) παρέχει 4 φορές υψηλότερης ανάλυσης δεδομένα. Τα δεδομένα MODIS περιέχουν πλούσιες πολυφασματικές πληροφορίες αλλά λόγω την μικρής χωρικής ανάλυσης των πολυφασματικών πληροφοριών μπορούν να χρησιμοποιηθούν απλά ως βοηθητικές για υψηλής ανάλυσης εικόνων.
2.2. Παρακολούθηση θαλάσσιας πετρελαιοκηλίδας με τη βοήθεια διαστημικών υπέρυθρων δεδομένων Όταν το μήκος κύματος παραμένει σταθερό, η εκπεμπόμενη θερμοκρασιακή διαφορά δύο αντικειμένων είναι γνωστή. Η εκπομπή του πετρελαίου (0.972) είναι ελάχιστα μικρότερη από εκείνη του νερού (0.993) σε θερμοκρασία 300Kelvin. Σύμφωνα με έρευνα, η απόσταση της γης από τον δορυφόρο NOOA (AVHRR) περιορίζει τη χρήση του για τον εντοπισμό πετρελαιοκηλίδας. Όμως σε ατυχήματα μεσαίας ή μεγάλης έκτασης, τα άφθονα δεδομένα χαμηλής τιμής μπορούν να αξιοποιηθούν αποτελεσματικά.
2.3. Παρακολούθηση θαλάσσιας πετρελαιοκηλίδας με τη βοήθεια υπερφασματικών δεδομένων Τα υπερφασματική μέθοδος αποτελεί τη τελευταία λέξη της τεχνολογίας στην τηλεπισκόπιση εξαιτίας της υψηλής φασματικής διακριτικής ικανότητας και το μεγάλο αριθμό δεδομένων. Η συνεχής εξέλιξη της τεχνολογίας έχει ως αποτέλεσμα τη δοκιμή-χρήση της στον εντοπισμό πετρελαιοκηλίδας. Επειδή η εφαρμογή της είναι ακόμα σε πρώιμο στάδιο, παρ’ όλα τα θετικά δείγματα, υπάρχουν ακόμα πολλές ελλείψεις.
2.4. Παρακολούθηση θαλάσσιας πετρελαιοκηλίδας με τη βοήθεια πολύ-χρονικών, πολύ-χωρικών και πολλαπλών πηγών δεδομένων ο δορυφόρος Landsat έχει υψηλή χωρική ανάλυση εικόνων TM (30m), αλλά η χρονική του ανάλυση είναι σχετικά χαμηλή (κάθε 16 μέρες). Οι εικόνες AVHRR έχουν υψηλή χρονική ανάλυση (4 φορές τη μέρα) αλλά η χωρική ανάλυση είναι χαμηλή (1.1km). Επομένως, για ικανοποιητικά αποτελέσματα απαιτείται ο συνδυασμός αυτών των δύο. Έρευνα έδειξε ότι ο συνδυασμός τους μπορεί να έχει θετικά αποτελέσματα στη μείωση των εξόδων, του χρόνου, στο συγχρονισμό, στη γρήγορη και συνεχή παρακολούθηση μεγάλης έκτασης. Υπάρχουν όμως και μερικά προβλήματα: α) τα σύννεφα, η ομίχλη και η υγρασία επηρεάζουν την λήψη πληροφοριών. β) ο Landsat έχει μικρή χρονική ικανότητα ενώ ο ΝΟΑΑ έχει καλή χρονική ικανότητα αλλά χαμηλή ακρίβεια. γ) το χρώμα και η φωτεινότητα της εικόνας μας παρέχουν πληροφορίες για το σχετικό πάχος της πετρελαιοκηλίδας και όχι για το απόλυτο.
2.5. Παρακολούθηση θαλάσσιας πετρελαιοκηλίδας με τη βοήθεια δορυφορικών δεδομένων Υπάρχουν δύο είδη ραντάρ για τον εντοπισμό πετρελαιοκηλίδας: α) Synthetic Aperture Radar (SAR) και β) Side View Airborne Radar (SLAR). Σήμερα, τα διαστημικά ραντάρ είναι συνθετικά ανοιχτού τύπου ραντάρ (SAR) ικανά για εικόνες μεγάλης έκτασης και κάτω από δύσκολές καιρικές συνθήκες, νύχτα, συννεφιά. Σχετική έρευνα έδειξε ότι τα διαστημικά ραντάρ, σήμερα, είναι τα πιο αποτελεσματικά στην τηλεπισκόπιση μεγάλης έκτασης πετρελαιοκηλίδας υπό όλες τις καιρικές συνθήκες. Το μειονέκτημά τους είναι ότι έχουν μεγάλη περίοδο εδαφικής κάλυψης και χαμηλή ανάλυση. Επομένως είναι δύσκολη η παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο και σε μικρής έκτασης πετρελαιοκηλίδες.
3. Συμπεράσματα Η τεχνολογία της τηλεπισκόπηση έχει κάνει αλματώδη βήματα, υψηλή απόδοση, έγκαιρη-γρήγορη παρακολούθηση, μεγάλης έκτασης παρακολούθηση όσον αφορά τις πετρελαιοκηλίδες. Παρόλα αυτά υπάρχουν και κάποια αρνητικά: 1) ογκώδεις αισθητήρες, μεγάλο κόστος. 2) τα διαστημικά ραντάρ έχουν χαμηλή ανάλυση, μεγάλο κύκλο περιστροφής με αποτέλεσμα τη μη σε πραγματικό χρόνο παρακολούθηση. 3) Η υπερφασματική τεχνολογία βρίσκεται σε πρώιμο στάδιο.
