一、背景
海上溢油是造成海洋環(huán)境污染損害的主要因素之一。在各種海洋污染中,石油污染無(wú)論在發(fā)生頻率、分布廣度、還是在危害程度上均居首位。海上溢油是由事故引起的,如輪船的碰撞、翻船、海上油井和輸油管道的破裂、海底油田開(kāi)采泄漏等。隨著(zhù)世界海洋運輸業(yè)的發(fā)展和海上油田不斷投入生產(chǎn),溢油事故不斷增加,往往造成大面積海面石油污染,不僅使海洋、大氣自然環(huán)境、生態(tài)資源受到損害,造成海洋生物的大量死亡,經(jīng)濟蒙受損失,而且嚴重危害人體健康。溢油事故引發(fā)的火災,還可能會(huì )導致海上和沿岸設施、船舶等的損壞。
二、 遙感探測設備
MEDUSA(Multispectral Environmental Data Unit for Surveillance Applications)系統即多光譜環(huán)境監測數據處理系統。是由德國OPTIMARE開(kāi)發(fā)的機載遙感系統,它與以往機載遙感系統有相當大的優(yōu)勢,有效提高了數據的實(shí)時(shí)采集和軟件處理方案。MEDUSA系統將多個(gè)圖像遙感傳感器集成在單一用戶(hù)友好界面,具備網(wǎng)絡(luò )化的數據采集和處理框架。通過(guò)衛星鏈路可以實(shí)現空中監測飛機、水面測量船舶與陸地控制基站的信息傳遞。其主要功能包括:機載遙感、機載污染監測、機載海事巡邏、任務(wù)計劃、傳感器數據實(shí)時(shí)顯示、飛越區域數據的快速分析、支持各種遙感傳感器、海洋污染等級界定、現場(chǎng)自動(dòng)分析、計算機自動(dòng)生成分析報告、地球物理參考及GIS(地理信息系統)能力、飛行數據處理及數據后處理、電子海圖顯示、冗余存儲、支持AIS。
MEDUSA系統溢油遙感探測示意圖
溢油監測飛機剖面圖
MEDUSA機載溢油監測傳感器網(wǎng)絡(luò )結構圖
三、解決方案
MEDUSA系統構建方案
方案號 | 配置情況 |
方案1 | 初級配置:MEDUSA處理系統、側視機載雷達(SLAR)、可見(jiàn)光掃描儀(VIS LS)、紅外線(xiàn)/紫外線(xiàn)掃描儀(IR/UR LS)、衛星通信設備 |
方案2 | 標準配置:MEDUSA處理系統、側視機載雷達(SLAR)、紅外線(xiàn)/紫外線(xiàn)掃描儀(IR/UR LS)、微波輻射計(MWR)、激光熒光遙感器(LFS)、衛星通信設備 |
方案3 | 高級配置:MEDUSA處理系統、合成孔徑雷達(SAR)、可見(jiàn)光掃描儀(VIS LS)、紅外線(xiàn)/紫外線(xiàn)掃描儀(IR/UR LS)、微波輻射計(MWR)、激光熒光遙感器(LFS)、衛星通信設備 |
以標準配置方案2為例,整個(gè)系統包括MEDUSA處理系統、側視機載雷達(SLAR)、紅外線(xiàn)/紫外線(xiàn)掃描儀(IR/UR LS)、微波輻射計(MWR)、激光熒光遙感器(LFS)、衛星通信設備。首先,由側視機載雷達(SLAR)探測確定溢油區域地理位置,其次,紅外線(xiàn)/紫外線(xiàn)掃描儀(IR/UR LS)探測整個(gè)溢油區域覆蓋面積,微波輻射計(MWR)用于測量溢油區域油膜厚度,激光熒光遙感器(LFS)用于溢油區域油污類(lèi)型識別,衛星通信設備實(shí)現空中監測飛機、水面測量船舶與陸地控制基站的信息傳遞。經(jīng)過(guò)一整套探測方法可以得出溢油區域地理位置,覆蓋面積,油膜厚度,溢油油量,油污類(lèi)型等基本參數并及時(shí)有效地把數據傳輸給測量船舶,陸地基站等相關(guān)部門(mén),為溢油事故的有效評定,后續處理提供了堅實(shí)數據依據。性?xún)r(jià)比一般。
方案1選用了相對價(jià)格比較低的可見(jiàn)光掃描儀(VIS LS),沒(méi)有配置微波輻射計(MWR)和激光熒光遙感器(LFS)等成本較高的傳感器。這樣的配置系統構建成本較低,但系統不能探測計算出油膜厚度,溢油油量,油污類(lèi)型等基本參數。從而給溢油事故的有效評定,后續處理造成了一定的困難,但由于系統的可擴展性很強,將來(lái)可以適時(shí)加裝其它需要的傳感器。方案1做為系統初期的構建方案成本較低,同時(shí)也能基本滿(mǎn)足溢油探測的需要。性?xún)r(jià)比最高。
方案3采用了高成本的合成孔徑雷達(SAR)取代了相對低價(jià)的側視機載雷達(SLAR),這樣的系統配置雖然某些測量參數有所改善,但高昂的構建成本也限制了系統的推廣。性?xún)r(jià)比較低。