海面溢油及浒苔遥感监测研究进展

海面溢油和浒苔灾害已经成为当今主要的海洋生态环境问题,而基于卫星遥感影像提取海面溢油和浒苔信息是监测其动态变化的一种有效手段,因此本文对国内外海面溢油及浒苔遥感监测技术进行归纳整理。光学遥感数据多波段比值法是最常用的海面溢油监测方法。另外,合成孔径雷达(SAR)不受雨云影响,在灾害监测中发挥着越来越重要的作用,而利用灰度值或后向散射系数变化来判断溢油或浒苔是SAR常用的方法。从现有的研究可以看出:遥感监测海上溢油及浒苔范围发展最为成熟,已经业务化运行;然而,遥感监测溢油量、溢油类型及浒苔生物量仍然处于试验阶段。遥感海洋灾害的监测要由定性走向定量,真正实现实时、连续、快速、准确,仍需要多种平台和多源遥感数据相结合,调整传感器的空间分辨率,开发小型、新型传感器。     

围油栏辅助海面溢油的处理方法

海洋石油污染已经成为当今海洋环境破坏的主要因素之一。海面溢油事故发生时,可加强围油栏的使用,辅助海面溢油的回收。首先使用围油栏将溢油进行围控,局部增大油膜厚度,再放入堰式撇油器进行回收。最后进行实验室模拟海面溢油事故,试验分析得出,使用围油栏辅助溢油回收可以较大幅度提高堰式撇油器的工作效率。     

基于"3S"技术的海上溢油信息系统设计与初步实现

针对海上溢油对海洋环境的严重破坏作用,将"3S"(GPS、GIS及RS)技术应用于对海上溢油的监控,利用开发语言VB、GIS平台ARCINFO及数据库技术对基于"3S"技术的海面溢油信息系统进行开发研究,详细介绍了系统的实际开发创建过程(包括数学模型建立,数据库建立与管理,编程语言及其关键技术)以及系统所能实现的功能.     

基于全球卫星导航系统的海洋环境监测方法研究综述

实时、准确、可靠地监测海洋环境信息,对于海洋灾害预警预报、防灾减灾、海洋资源开发、保障海洋安全等具有至关重要的作用。近年来,随着全球卫星导航系统(GNSS)不断发展与升级,基于GNSS导航信号进行大气和海洋环境信息探测发展成为新技术新方法,并成为海洋环境监测技术研究热点,已在海洋气象监测、数值预报、科学研究等领域得到了广泛应用。系统综述了GNSS技术在海面有效波高、风速、降雨强度、水汽及潮位监测等海洋环境监测领域的应用研究现状,对新技术新方法进行了系统总结,并对未来发展趋势进行了展望,以期对相关领域的研究提供参考。     

卷积神经网络在SAR图像海面溢油检测中的应用

针对合成孔径雷达（SAR）海面溢油检测问题，采用Yolov4目标检测模型、语义分割网络（U-Net）模型、Xception预训练模型等多种卷积神经网络模型进行SAR图像海面溢油检测的模拟实验。基于一个仅有790个样本的像素为256×256的SAR图像海面溢油数据集，深入对比研究了3种SAR图像海面溢油检测神经网络模型，分析了不同检测模型在海面溢油检测中的检测效果。实验结果表明，相较于其他两种检测模型，Xception预训练模型具有更高的SAR图像海面溢油检测精度，更加适合应用于小数据集的溢油检测。     

基于纹理识别的航海雷达溢油监测系统

为了实时监测海面溢油情况,根据航海雷达特点,梳理出一条利用航海雷达进行溢油监测的技术路线,主要涵盖系统框架设计、核心油膜提取算法等.其中,系统框架采用DSP处理芯片,对雷达视频信号进行采样处理,选用PCI接口便于拓展应用,选取基于纹理识别的方法用于油膜提取.该技术路线理论可为后期深入研究和系统开发提供理论基础.     

基于SAR影像的海洋溢油监测方法适用性分析

随着微波遥感技术的迅猛发展,利用SAR影像提取海洋溢油区域已成为监测海洋溢油的重要手段之一.首先介绍了利用SAR影像监测海洋溢油的基本原理并对主要监测方法进行适用性分析.在此基础上,利用SAR影像对珠江口担杆岛附近海面进行了海洋溢油的提取实验,并从提取精度与算法的消耗时间两个方面对各种监测方法对比分析.实验结果表明:人工神经网络法和最大类间方差法的提取结果较为接近,适用于大范围溢油监测.而马尔柯夫链法算法消耗时间长,但精度较高,更适用于实时监测溢油扩散这样的随机过程.     

基于极化SAR分解模型的油膜检测

为了更好地利用极化合成孔径雷达(SAR)检测海面溢油,该文提出了基于极化分解模型的特征——Bragg散射能量占比。在油膜区域,Bragg散射能量占比会比较小;而在海面和常见油膜类似物如油醇(OLA)区域,该特征的值会比较大。因此,该特征能够有效地从海杂波里检测出油膜区域,并且能够有效地排除OLA虚警。并且该特征可以被推广应用于HH\VV双极化数据和紧缩极化(CP)模式,从而可以进行大面积的溢油监测。利用C波段的极化SAR数据的实验表明:在各种极化模式下该特征能够检测出油膜,并有效鉴别油膜和油膜类似物。     

海洋遥感图像中基于纹理的海面油膜识别

基于海面纹理特征,利用Borda算法进行了航空遥感图像中油膜和非油膜的识别研究。首先,对航空遥感图像进行纹理特征分析和提取:二值化处理并且提取谱相关性、方向粒度和条状粒度的纹理特征值;然后,建立海面油膜数据库,包括原始图像、特征向量,以及图像和纹理特征间的映射表;最后引入Borda算法,根据被测图像的特征来识别其是否含有油膜。实验结果表明,本模型能有效的识别油膜,能为大范围海面溢油检测奠定研究基础。     

海洋科技面面观

海洋观测利用海洋观测卫星,通过卫星上配置的红外辐射计和海岸带彩色扫描仪,来观测洋面水色和温度,以获得精确的海面水色图,用以估算海洋生产力,为资源调查和渔业服务。海洋遥感利用遥感技术对海洋进行全方位的监测,包括电磁波遥感(利用可见光、红外线和微波感测海面特征)和声学遥感(利用声波感测水下的海洋     

影响海上溢油动态和溢油清除的几大因素(英文)

溢油是船舶污染海洋环境最常见的形态之一,重大船舶溢油事故通常会造成不可挽回的损失.为更有效的应对海洋溢油,从溢油特性、自然风化、天气海况和地理位置等几个方面探讨对海上溢油形态和溢油清除行动的影响,以及如何采取有效措施,减小海洋环境污染.     

海底沉船溢油轨迹及溢油速度数值模拟

为探索溢油在海底水环境中的运动规律及溢出速度与溢出量的变化趋势,采用流体体积法(VOF)追踪自由界面,以FLUENT为计算平台,建立二维海底沉船溢油模型,动态模拟海底溢油漂移扩散变化的全过程.结果表明,海底沉船溢油初期溢出物为空气与油混合物,溢出速度在瞬间达到最大值后出现波动;溢油后期的溢出物为油与水的混合物,溢油速度趋于0;溢油量随着时间的推移逐渐增加,但增加幅度逐渐减小.将模拟结果与相关实验结果对比可知,实验现象与数值模拟结果相符,该二维海底沉船溢油模型具有可行性.     

广西近海海上溢油应急预报系统开发与应用

为解决目前海上溢油漂移扩散计算复杂,不适用于应急处理业务化应用的弊端,通过数学模式,结合Windows可操作界面,构建广西近海海上溢油应急预报系统,并以钦州湾为例对系统进行应用。结果表明,涨潮、落潮时刻发生溢油时,油膜向茅尾海和钦州湾外湾方向漂移距离分别约为17.5 km和17.9 km。涨潮时刻发生溢油时,油膜扩散面积较落潮时小,扫海面积则先小后大。风对溢油漂移扩散结果有显著的影响,不同风向下的油膜漂移方向、影响区域有明显的区别。该系统具有方便、准确以及操作界面友好的特点,可为广西近海海上溢油事故防范、预警预测、应急处理、生态环境损害评估等提供科学依据。     

溢油危害及其控制技术(英文)

海上溢油表现由多种因素决定.这些因素共同影响了溢油事故的发展、溢油的控制和清理,并最终影响溢油对海洋环境的污染程度.针对不同溢油影响因素,选择不同的控制方法,各种控油设备的正确选择对溢油控制尤其重要.     

渤海海域油污溯源模拟预测研究

【目的】发展有效、准确的溢油溯源预测技术,为渤海海域溢油污染防治以及责任认定提供参考。【方法】建立基于"拉格朗日"粒子追踪方法的油粒子数值溯源预测模型,利用集合预报方法,结合渤海海域气象、海洋环境驱动场,针对秦皇岛岸段发现的油污,通过溯源模型进行模拟,预测其可能来源,分析油污可能发生的原因。【结果】受海面风和海流的综合作用,冬季在秦皇岛北部海域的油污,多会在春季漂移至秦皇岛海域。【结论】本研究模拟预测方法针对不同的海域进行预测分析,可给出油污的可能来源,为溢油源的排查和应急处置提供技术支持。     

复杂泄漏方式下的海上溢油行为归宿数值模拟及应用

为对海洋溢油风险及其生态环境损害影响进行评估,及时制订溢油事故应急反应决策,基于油粒子追踪法建立多源泄漏、移动泄漏等复杂泄漏方式下海上溢油行为归宿的数值模拟方法,包括海面溢油在风和海流作用下的迁移、扩散、蒸发、溶解、乳化、分散等行为动态和风化过程,并以接连发生在大连新港附近的两起船舶溢油事故作为多源泄漏的典型案例进行应用研究.结果表明,海面油膜时空分布模拟结果与调查监测数据符合较好,油污影响范围与观测报道结果基本吻合.     

海底管线溢油的数值模拟

采用VOF方法,选择压力速度耦合的PISO算法建立海底管道孔口溢油预测模型.模拟油滴在浮力的作用下的上浮过程,分析比较不同管内压力和不同水流速度条件下的溢油量、油滴漂移扩散轨迹.计算结果表明,管道内压力直接影响单位时间溢油量,而水流速度等海况条件是影响溢油行为和归宿的重要因素之一.数值模拟方法可为溢油应急决策提供理论依据.     

渤海海洋溢油的数学模型

建立了嵌套模式的渤海二维水动力数学模型,模型网格采用显隐交替有限差分格式(即ADI差分格式)进行计算.用追赶法逐段求解,用调和分析法计算模型的水动力边界条件,将潮汐过程计算结果与实测资料进行对比验证其结果吻合良好.溢油数学模型理论公式考虑了实时风场和表面流场作用下油膜质心的迁移和扩散范围,模拟了海上溢油油膜运动轨迹,并用水槽实验验证了公式的正确性.在水动力模型基础上应用溢油运动模式建立了海洋溢油数学模型,对风场作用和无风作用两种条件下的静止点源瞬时溢油和连续溢油运动轨迹和扩散范围进行了计算、分析和比较,并计算了有、无风场作用时移动点源连续溢油污染扩散范围,为海洋溢油数学模型的研究提供了较完整的思路.