《对于石油泄漏先进空间探测技术-中文翻译》由会员分享，可在线阅读，更多相关《对于石油泄漏先进空间探测技术-中文翻译（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、Advanced Space Technology for Oil Spill Detection- 1 -对于石油泄漏的先进空间探测技术Maral H. Zeynalova, Rustam B. Rustamov and Saida E. Salahov摘要：环境污染，包括石油泄漏是如今面临的主要生态问题之一。介于人类对环境的负面影响，我们需要在整个国家或者整个世界范围内建立适当的的法律保障，以保护海洋及海岸的生态环境，当然，包括陆上环境。一些海域，比如地中海、波罗的海与北海已经被设立为禁止船舶排放废弃物的特别海域。在这方面，里海的环保对作为一个封闭的水域生态系统的阿塞拜疆有着极为重要的意义
2、。这块区域非常的敏感，石油与天然气几乎在里海开发了将近一个多世纪，因此它需要长期的生态检测服务。这块地域预计在未来继续保留不少于 50 年。卫星遥感是应对海陆石油泄漏的一个重要监测工具。在一些特殊情况下，我们需要及时掌握发生原油泄漏的精确位置，并确定与预报出泄露出的油品的动向。黑海地区预计将会迎来原油输入的高峰（主要来自里海地区） ，究其原因，主要是由于哈萨克斯坦与阿塞拜疆的石油化工工业的崛起与蓬勃发展造成的。但具体油轮会产生哪些改进还不很确定！当为了确定海洋中某些物质的浓度，尤其是那些带有危险性的污染物，以及确定污染物对环境的危害的时候，在待检测的区域建立一个环境监测站来进行连续观测是非常有
3、必要的！对里海大陆架的地质勘测与石油生产从很早以前就开始了。从生态与生物多样性的角度上讲，里海是一个非常敏感的区域。由于事故而造成石油的泄漏将会对海洋与地球生态系统产生恶劣影响，甚至会打破生态平衡。当然，油气管道的安全问题也涵盖了自然灾害及环境问题。随着巴库、第比利斯杰伊汉石油管道以及巴库，第比利斯-Erzrum 天然气管道建设成功，这些方面的因素变得对阿塞拜疆地区尤为重要。巴库、第比利斯杰伊汉的原油出口管道（包括一个区域性原油出口运输系统） ，总长度约有 1750km。通常，近海及陆上的原油泄漏是通过诸如特殊装备的船舶及卫星等手段来侦测的，显然，阳光及气象因素在很大程度上会限制海上及空中的监
4、测。关键词：空间技术 空间成像 石油泄漏 监测简介通常，我们将石油的泄漏划分为 4 大类：小型泄漏、中型泄漏、大型泄漏以及灾难性泄漏。小型泄漏发生在内陆水域时一般排放出的油品不多于 25 桶，发生在陆地上时排放出的油品不多于 250 桶，近海与沿海水域不构成对公众健康或福利的威胁。而对于中型泄漏，发生在内陆水域时排泄出的油品不多于 250 桶，发生在陆地上或者近海时油品排泄量在 2502500 桶之间。对于大型泄漏，发生在内陆水域上时油品排泄量超过 250 桶。灾难性泄漏是指任何对公众健康或者公共福利构成威胁的诸如失控井喷、管道破裂、储罐爆炸等事故。卫星上安装的遥感设备主要用于监测、检测与识别
5、意外漏油的来源，遥感设备包括红外探测、空中摄像以及空中拍照平台。此外，目前的许多系统，比如机载雷达、激光荧光、微波辐射计、合成孔径雷达、地球资源卫星 1 号、地球资源卫星 2 号、环境卫星以及陆地卫星系统也都具备了同样的功能。目前，许多的卫星都在一个每天将会运算出数以千兆的数据的轨道上运转。如果要详细说明这些卫星，他们的主要特点可以概括如下：Advanced Space Technology for Oil Spill Detection- 2 -1.传感器的空间分辨率在 1 米到数公里的范围内；2.卫星的传感器通常使用可见光到到近红外光，红外光与微波部分的电磁频谱；3.光谱分辨率卫星数据的范
6、围从单一波段到多频段4.时间分辨率（重播时间）每天变化数次（如气象卫星）;5.大多数的卫星与极地轨道太阳同步，跨越上午约 10 时在其赤道下降通过本地时间;电子数据在全色光谱模式（黑白）下可用。通过使用最新的空间技术，下面的方法也可以用于泄露侦测：1.溢油检测方法的发展为宗旨的实际油品溢油监测在任何气象条件下的应用。2.适应于其他系统的观察，预测溢油扩散的方向与流量特性，确定污染物的污染性;3.制定适当的数据与用户界面。当然，还需要制定一些应对泄漏的直接的、有效的方法，例如机械密封与恢复，分散剂的应用与燃烧，保护海岸线上的危险地域，对于清理沿岸资源的充分准备。正如开始所说的，遥感技术是应对石油
7、泄漏的主要监测手段，即时处理泄漏需要通过快速的现场调查以确定泄漏的位置、油品污染程度、溢油厚度等。决策者，管理者，科学家与公众可以通过卫星成像看到这些变化的环境。遥感的准则就是无需直接接触位于地球表面的物体就可以观测地球的表面。从而使得我们可以在遥远的地方就能够获取地球以及人类活动的信息，这样我们可以了解许多曾经在地面上无法了解到的信息。对遥感的应用之一是水资源与海岸资源信息的观测。遥感技术还广泛应用于以下几方面：1.测定地表水的地区;2.监测人类活动对环境的影响;3.测绘洪水，洪水平原;4.测定的雪与冰的程度;5.测量冰川特征;6.测绘海岸线的变化;7.追踪石油与污染事实上，遥感技术对时间的
8、分析也是其一项非常重要的应用。这就意味着对于一个人类很感兴趣的领域，随着时间的推移，我们依然可以通过监测使得变化呈现出来。从而使得我们可以分析诸如植被的生长现象、每年的洪水程度、冰川的退去、森林火灾的蔓延以及油品的泄漏。 （ Vhenenye 奥科罗，2004 年）遥感技术是监测石油泄漏的几种方法中很有效的一种方法，包括对于一大块区域的广域侦测，具体的现场勘察，以及在紧急事故中提供技术援助等。同时，遥感技术也有一项非常重要的功能，就是通过提高战略与战术决策，从而促使油品的快速回收来减少其危害性。由此可知，我们既可以直接的观测，也可以遥感侦测。在遥感技术中，感应器可以取代人类是视觉，或者传统的照
9、片拍摄分析，以进行油品泄漏的监测。油品泄漏监测石油的开发与运输在位于里海的阿塞拜疆近海的 Azeri Chiraq Guneshli 油田进行着，因此，发展与完善海上与近海石油泄漏监测技术对于那些位于里海盆地的国家至关重要。图 1 显示了位于里海地区的国家的整体地图。表 1 记录了里海地区的主要石油生产国。从高空拍摄影像来观测油品泄漏的位置及程度（规模与大小）是最为简单、最为普遍与方便的方法。我们在海面上安置了许多装备着传感器的侦测器。1. 微波辐射计，可以用来测定石油层面的厚度。Advanced Space Technology for Oil Spill Detection- 3 -2.
10、紫外线与红外线扫描仪可以分析很厚或者很薄的油膜。3. 激光荧光传感器可以确定出油品的种类。图一：里海地区国家地貌图表一：石油生产国的资料统计阿塞拜疆 哈萨克斯坦预计古奈什里油田就能够满足国内生产需求，他的出口总量如下所示：这个国家已经可以自给自足，下面仅列出田吉兹油田的出口总量：6197.0吨 61987.0吨835吨 253吨2.1吨 .吨6吨遥感技术可直接应用于直升机来观测溢油点，尤其是可以利用它灵活性的优势来监测那些峭壁、海湾及岛屿等复杂多变的地形。当发生溢油事故时，我们要把重点放在重要地区，同时要考虑到最为严重的后果（溢出最多的油） 。全球定位系统或者其他飞行定位系统可以为确定事故地点
11、创造有利条件。摄影，尤其是数码拍摄，也是一种非常有用的观测记录手段，它使得我们可以将影像传回到基地进行观测。许多的其他在可见光波长范围内工作的设备，包括传统的摄像机，都在一个合理的价位范围之内。专用的遥感飞机通常内置向下观测的GPS 相机，以确定精确的地理坐标。对于在开放海域中的溢油来说，它对飞行器的飞行速度、方向与高度的要求不会很苛刻，事实证明，在这种情况下低海拔飞行的固定翼飞机是获取溢油信息、协助应急处理的最有效Advanced Space Technology for Oil Spill Detection- 4 -途径。对溢油的监测主要还是通过视觉观察来进行的，但是视觉观察受制于海洋与
12、大气的气象条件，比如雨、雾或者黑暗的环境都会限制观测的进行。由于没有很正统的监测机制，目视观测对于泄漏的监测还是备受限制，尤其是在有雾或者其他阻碍视线的气象条件下，对例如很薄的油希斯就很难监测。当石油洒落在公海、碎石或者野草等地方的时候，由于它会融入诸如水、土壤或者海岸线等很暗的背景之中，所以很难被发现。某些自然现象发生的时候也会被误以为是石油的泄漏，包括太阳的光线、风的影子、风希斯、鱼类或者其他植物的脂肪，冰川的粉末或者是两种不同的水体相互混合。尽管视觉观测很受限制，然而，这确实是一种监测油品泄漏的程度及溢油动向的基准数据的很经济的一种方式。通过观测估算出海上油品的泄漏量是溢油监测的主要问题
13、。观测者们通常可以分辨出油品的光泽与厚度，但是衡量溢油层的厚度与范围并不是件容易的事情，因为有时候海上总是惊涛骇浪，关键我们要谨慎的分析获取到的数据。越来越多的装备有感应器的飞行器被用于监测海洋漏油事故、检测及识别海洋放射源。除了红外摄像机、空间平台的照相机、热红外成像装置、机载激光探测装置以及卫星光学传感器，其他遥感装置均采用了卫星合成孔径雷达。卫星合成孔径雷达装置与光学探测装置相比，其优势在于即使在恶劣的气象条件及黑暗的环境下，它依然可以获取到数据。遥感技术主要用于探测物体的表面特征，比如说物体的颜色、反射率、温度或者粗糙度等。而溢出的油品会改变这些特性，从而会被探测出来。依托于可见光的照
14、相机被广泛应用于溢油监测，在未来它可能会配备可以在可见光谱之外工作的机载感应器，如此一来，它就可以提供更多的关于石油的信息。最常应用的感应器组合包括侧视机载雷达与俯瞰式热红外与紫外成像系统。许多被装备在地球观测卫星上的感应器同样可以用于监测石油泄漏，然而卫星的光学观测需要良好的气象条件，这就限制了它在溢油监测系统中的应用。卫星合成孔径雷达并不会受限于云层的存在，因此它成为一种更为有用的工具。然而由于是雷达图像，如果由于石油而引起卫星图像出现特殊现象时，我们就很难确定。因此，卫星合成孔径雷达图像需要通过培训专业的人员来解读，以免一些特殊现象被误认为是油品泄漏。现在，人们开始把目光投向对卫星合成孔
15、径雷达的部署，海面上的污油使得原本在干净海域上存在的毛细波浪减少，这些波浪在雷达屏幕上呈现出亮点，也就是所谓的海杂波，而浮油则由于缺少海杂波而呈现出较为暗淡的区域。然而，浮油并不是用同样的方法观测出的唯一现象，与此同时还存在一些其他的干扰，比如淡水区域、平静的区域、大地或者建筑后面的倒影、水面上静止的植被、生物油以及鲸与鱼类的镜子等等。合成孔径雷达卫星图像显示在许多的场景中都存在虚假新号。尽管存在这些限制因素，雷达依然是检测溢油的一种重要遥感工具，因为它是唯一一种具备大面积搜索能力的工具。雷达，作为一种工作在电磁波谱区的有源传感器，是为数不多的几种可以在夜间或者穿透云层或者雾区的感应器之一。溢
16、油监测与数据开发溢油监测的方法由于对位于阿塞拜疆地区的“Azeri Chirag Guneshli”油田的科学合理的管理，石油产量得到了大幅度的提升。管线在进一步延长，由此我们需要在那些较为敏感的区域建立适当的监测系统，以应对潜在的泄漏风险。对里海大陆架的石油勘测以及开采工作很早之前就开始了，里海的最显著的特征就是它具有极端的生态敏感性与高度的生物多样性。意外事故导致的石油泄漏将会对 Absheron 半岛近海与陆地生态系统造成恶劣影响，甚至会造成对生态系统的干扰。通过高空观测来监测广Advanced Space Technology for Oil Spill Detection- 5 -阔海域内的溢油会受到光照时间的限制。此时卫星成像就可以发挥很大的作用。当前遥感及卫星合成孔径雷达侦测所面临的问题就是需要将过去与现在获取的数据结合起来，以准确预测出未来的动向。同时，对不同来源的遥感信息数据的综合分析可能会持续很长时间。这将需要我们去校准遥感技术。如果某些遥感装置启动后存在偏差，将会引起诸如表面区域的改变的误
