基于多源衛星數據的海洋溢油監測技術

近期，路易斯安那州海岸附近一條水下輸油管道發生了泄漏，水面上出現了一層油膜。據估計，受影響管道釋放的原油量可能為110萬加侖，約26190桶原油，該管道可能已向墨西哥灣泄漏了多達110萬加侖的原油，對海洋生態環境造成了嚴重的影響。

近年來，隨著我國海洋石油資源開發力度加大、海上交通運輸業快速發展，船舶發生碰撞、擱淺、觸礁，石油開采平臺泄漏等因素導致海洋溢油事故發生的危險性不斷增加。

海洋溢油對環境和生態系統造成嚴重危害。當石油在海洋中泄漏時，會迅速蔓延并形成油膜，對海洋生物、海岸線和沿海生態系統造成毀滅性的影響。油污染對海洋生物和植物的生存和繁衍產生直接影響，可以引起海洋生物中毒，影響其繁殖、生長和發育過程，對整個生態鏈產生長期影響。油污染往往會漂浮到海岸線，對海灘、濕地和其他沿海生態系統造成極大的破壞。這對許多動植物和鳥類的棲息地產生嚴重影響。此外，油污染影響漁業、旅游業及人類正常活動，可能導致當地居民失業，生活質量降低，并對沿海地區的經濟穩定性產生負面影響。

為了更有效地監測和應對海洋溢油事件，遙感技術被廣泛應用。遙感技術允許迅速獲取大范圍的圖像，能夠快速發現和定位溢油事件，追蹤油污染的擴散情況，評估受影響區域的大小和程度，從而能夠更迅速地采取應對措施，同時監測人員不需要直接接觸油污染區域，減少了人員暴露在危險環境中的風險，提高了監測的效率。

技術路線

基于光學衛星數據（HY-1C/D等）及SAR衛星數據（GF3、1米C-SAR-01/02星等），結合熱紅外數據及高分辨率高光譜數據等，利用多源衛星數據預處理、數據融合、閾值分割、人工智能等技術，實現海洋溢油的遙感監測，包括溢油位置、溢油種類、面積等信息提取，建立海洋溢油監視監測體系，為海洋溢油事件監測及應急行動提供技術支持。

▲基于多源衛星數據的海洋溢油監測技術路線圖

經典案例

1. 桑吉號溢油事件監測

2018年1月6日，巴拿馬籍油船“桑吉”號與香港籍散貨船“長峰水晶”號在長江口以東約160海里處發生碰撞，導致“桑吉”輪全船失火。

2018年1月13日，上海打撈局救助人員成功登上“桑吉”輪發現并帶回兩具遇難船員遺體。2018年1月14日12時左右，“桑吉”輪突然發生爆燃，船頭疑似塌陷，船舶向右傾斜25゜左右，全船劇烈燃燒，火焰達到800至1000米左右，13時45分左右，“桑吉”輪全部被濃煙籠罩，看不清船形，隨后被確認已經沉沒。

▲RADARSAT2 2018年1月15日（21：30）數據桑吉號溢油監測

▲RADARSAT2數據桑吉號溢油區域監測結果

衛星遙感數據解譯發現，在圖像覆蓋海域監測到3處條塊狀溢油分布區，總面積約199.6平方公里。其中面積最大溢油分布區約164.2平方公里，面積最小溢油分布區約5.6平方公里。

2. 中海油溢油事件監測

2021年4月9日，中海油發布公告稱，中海油天津分公司蓬勃作業公司V平臺5日發生井噴著火，6日火已被撲滅。未發生原油泄漏，未構成環境污染事件。但實際，基于高分三號SAR衛星數據，監測到溢油面積約為3.95平方公里。

▲4月13日光學衛星影像

圖源：綠會北京研究院

▲高分三號數據中海油溢油事件溢油面積監測結果

3. 馬六甲海峽溢油事件監測

馬六甲海峽是連接印度洋和南中國海、連接東北亞和西部地區的重要海上通道。馬六甲海峽東起新加坡，西至印度尼西亞的蘇門答臘島，長約800公里，寬約40公里。馬六甲海峽是東南亞國家和中國、印度等南亞國家之間的最短海上通道，也是連接東西方的海上交通要道。馬六甲海峽的過境船舶主要運輸石油、天然氣、液化氣、煤炭、化工品、糧食等大宗貨物，是全球最繁忙的水道之一。

馬六甲海峽是亞太地區石油運輸的重要通道之一，也是石油國際市場的主要供應地之一。由于該區域常受到季風影響，風浪大，加之船舶密集度高，部分船舶違章作業導致交通堵塞，增加了溢油事件發生的風險。

下圖展示了基于HY-1C海岸帶掃描儀（CZI）數據的2022年4月20日，馬六甲海峽溢油事件監測結果：

▲HY-1C CZI?2020年4月20日（0359）數據馬六甲海峽溢油區域識別結果

4.?南海溢油事件監測

南海沿海國家眾多，國際形勢復雜，是國際船舶往來東亞和中東、歐洲的必經之地，全世界有50%的在航船舶經過南海。南海石油天然氣儲量豐富,整個南海盆地群石油地質資源量為230億噸~300億噸。

中國海洋石油集團有限公司(中國海油)作為我國最大的海上油氣生產商,2020年在南海東西部的油田油氣當量超過2700萬噸，合并產量相當于全國第5大油田。根據中國海油提出的“七年行動計劃”，至2025年南海東西部油田合并產量將達到3800萬噸的目標。南海油氣產量已經占了全國海洋油氣產量的將近一半，南海的油氣生產是國家能源安全的重要保障，但同時南海的油氣開發也有溢油的巨大風險。

以下展示了兩起基于HY-1C海岸帶掃描儀（CZI）數據的南海區域典型溢油事件監測結果：