基于多源卫星数据的海洋溢油监测技术

近期，路易斯安那州海岸附近一条水下输油管道发生了泄漏，水面上出现了一层油膜。据估计，受影响管道释放的原油量可能为110万加仑，约26190桶原油，该管道可能已向墨西哥湾泄漏了多达110万加仑的原油，对海洋生态环境造成了严重的影响。

近年来，随着我国海洋石油资源开发力度加大、海上交通运输业快速发展，船舶发生碰撞、搁浅、触礁，石油开采平台泄漏等因素导致海洋溢油事故发生的危险性不断增加。

海洋溢油对环境和生态系统造成严重危害。当石油在海洋中泄漏时，会迅速蔓延并形成油膜，对海洋生物、海岸线和沿海生态系统造成毁灭性的影响。油污染对海洋生物和植物的生存和繁衍产生直接影响，可以引起海洋生物中毒，影响其繁殖、生长和发育过程，对整个生态链产生长期影响。油污染往往会漂浮到海岸线，对海滩、湿地和其他沿海生态系统造成极大的破坏。这对许多动植物和鸟类的栖息地产生严重影响。此外，油污染影响渔业、旅游业及人类正常活动，可能导致当地居民失业，生活质量降低，并对沿海地区的经济稳定性产生负面影响。

 

 

 

 

 

 

 

为了更有效地监测和应对海洋溢油事件，遥感技术被广泛应用。遥感技术允许迅速获取大范围的图像，能够快速发现和定位溢油事件，追踪油污染的扩散情况，评估受影响区域的大小和程度，从而能够更迅速地采取应对措施，同时监测人员不需要直接接触油污染区域，减少了人员暴露在危险环境中的风险，提高了监测的效率。

技术路线

基于光学卫星数据（HY-1C/D等）及SAR卫星数据（GF3、1米C-SAR-01/02星等），结合热红外数据及高分辨率高光谱数据等，利用多源卫星数据预处理、数据融合、阈值分割、人工智能等技术，实现海洋溢油的遥感监测，包括溢油位置、溢油种类、面积等信息提取，建立海洋溢油监视监测体系，为海洋溢油事件监测及应急行动提供技术支持。

▲基于多源卫星数据的海洋溢油监测技术路线图

经典案例

1. 桑吉号溢油事件监测

2018年1月6日，巴拿马籍油船“桑吉”号与香港籍散货船“长峰水晶”号在长江口以东约160海里处发生碰撞，导致“桑吉”轮全船失火。

2018年1月13日，上海打捞局救助人员成功登上“桑吉”轮发现并带回两具遇难船员遗体。2018年1月14日12时左右，“桑吉”轮突然发生爆燃，船头疑似塌陷，船舶向右倾斜25゜左右，全船剧烈燃烧，火焰达到800至1000米左右，13时45分左右，“桑吉”轮全部被浓烟笼罩，看不清船形，随后被确认已经沉没。

 

▲RADARSAT2 2018年1月15日（21：30）数据桑吉号溢油监测

▲RADARSAT2数据桑吉号溢油区域监测结果

卫星遥感数据解译发现，在图像覆盖海域监测到3处条块状溢油分布区，总面积约199.6平方公里。其中面积最大溢油分布区约164.2平方公里，面积最小溢油分布区约5.6平方公里。

2. 中海油溢油事件监测

2021年4月9日，中海油发布公告称，中海油天津分公司蓬勃作业公司V平台5日发生井喷着火，6日火已被扑灭。未发生原油泄漏，未构成环境污染事件。但实际，基于高分三号SAR卫星数据，监测到溢油面积约为3.95平方公里。

▲4月13日光学卫星影像

图源：绿会北京研究院

▲高分三号数据中海油溢油事件溢油面积监测结果

3. 马六甲海峡溢油事件监测

马六甲海峡是连接印度洋和南中国海、连接东北亚和西部地区的重要海上通道。马六甲海峡东起新加坡，西至印度尼西亚的苏门答腊岛，长约800公里，宽约40公里。马六甲海峡是东南亚国家和中国、印度等南亚国家之间的最短海上通道，也是连接东西方的海上交通要道。马六甲海峡的过境船舶主要运输石油、天然气、液化气、煤炭、化工品、粮食等大宗货物，是全球最繁忙的水道之一。

马六甲海峡是亚太地区石油运输的重要通道之一，也是石油国际市场的主要供应地之一。由于该区域常受到季风影响，风浪大，加之船舶密集度高，部分船舶违章作业导致交通堵塞，增加了溢油事件发生的风险。

下图展示了基于HY-1C海岸带扫描仪（CZI）数据的2022年4月20日，马六甲海峡溢油事件监测结果：

 

 

▲HY-1C CZI 2020年4月20日（0359）数据马六甲海峡溢油区域识别结果

4. 南海溢油事件监测

南海沿海国家众多，国际形势复杂，是国际船舶往来东亚和中东、欧洲的必经之地，全世界有50%的在航船舶经过南海。南海石油天然气储量丰富,整个南海盆地群石油地质资源量为230亿吨~300亿吨。

中国海洋石油集团有限公司(中国海油)作为我国最大的海上油气生产商,2020年在南海东西部的油田油气当量超过2700万吨，合并产量相当于全国第5大油田。根据中国海油提出的“七年行动计划”，至2025年南海东西部油田合并产量将达到3800万吨的目标。南海油气产量已经占了全国海洋油气产量的将近一半，南海的油气生产是国家能源安全的重要保障，但同时南海的油气开发也有溢油的巨大风险。

以下展示了两起基于HY-1C海岸带扫描仪（CZI）数据的南海区域典型溢油事件监测结果：

 

 

▲HY-1C CZI 2020年6月2日（0232）南海区域溢油识别结果

 

 

▲HY-1C CZI 2020年7月13日（0315）南海区域溢油识别结果

总结

利用遥感数据监测溢油提供了实时、全面、准确的监测结果，为应对溢油事件提供信息支撑，有助于最小化溢油事件对海洋生态系统、社会经济和人类健康的不良影响，推动了溢油监测和相关管理治理领域的进步。

基于现有遥感溢油监测成果，立足于公司大数据、人工智能及预报预测优势，航天宏图将继续致力于整合人工智能技术、预报技术，以实现对溢油事件的高精度定量监测，包括预测评估溢油扩散程度及漂移轨迹、识别溢油种类、提取油膜厚度等，为溢油事件提供更为高效精准的应对手段。

海洋溢油，是对大自然的一次无情伤害，在这片浩瀚的深蓝之中，我们共同面对着一场人类与大自然之间的对话。海洋，是我们生命的源泉，蕴含着无尽的奥秘和生机。愿我们共同守护这片海洋，让清澈的海水再次成为万物的摇篮。

 

审核编辑：黄飞