卫星遥感技术在海事海洋环境监测的应用

发表时间：2018-04-10T16:13:20.627Z 来源：《基层建设》2017年第36期 作者： 李东升 张明睿

[导读] 摘要：随着科学技术的不断发展，在我国海洋经济发展取得的巨大成就的同时，也给自然资源环境，特别是海洋环境带来了巨大的威胁。

交通运输部水运科学研究院 北京 100088

摘要：随着科学技术的不断发展，在我国海洋经济发展取得的巨大成就的同时，也给自然资源环境，特别是海洋环境带来了巨大的威胁。卫星遥感成像监测具有迅速、真实、范围广、时效性强等优点，在海事海洋环境监测及防治污染中将发挥着越来越重要的作用。 关键词：海洋环境监测；卫星遥感 0引言

近年来，我国海洋生态系统受到严重威胁，海洋环境保护问题已引起政府和公众的高度关注。依靠现有海事监管系统对远海船舶造成的海洋污染以及远海船舶事故的监控还缺乏相应的手段。将卫星资源引入到海事对海观测及海事监管中来，实现卫星信息资源的接入整合，结合现有的VTS、AIS等系统岸基设施和应用系统，是最终实现交通部门对海观测、船舶监管的重要手段和必然选择。［1］ 1海洋灾害及船舶污染 1、海冰监测

我国结冰海域主要位于渤海地区。每年冬季，海洋资源的开发、港口海岸工程及海上交通运输等人类的海上活动都由于海冰的形成、运动、变化受到不同程度的影响。因此，实现对海冰的遥感监测显得尤为必要。

基于遥感影像可实现海冰类型、面积、厚度、密集度、表面粗糙度以及漂移等的监测。海冰光学遥感的物理基础是海冰和海水的光谱特征差别。海水在蓝光（0.4-0.5μm）的反射率约为0.1，而在0.75μm之后的近红外波段的反射率近似为零。海冰在可见光波段（0.4-0.7μm）的反射率约为0.3-0.6，在近红外波段（0.7-1.1μm）的反射率明显降低，但仍高于海水。因此，可以通过海冰和海水在蓝光波段、近红外波段的响应差异来区分。

2、溢油监测

海上溢油污染是最常见的海洋污染之一。溢油污染已成为当今全球海洋污染中最严重的问题。由于石油及石油产品不易降解，对海洋生物和大气环境将造成长时间的危害。

遥感是溢油监测最重要和最有效的手段之一，准确了解和掌握溢油事故造成的危害范围、污染程度，确定溢油量等基本溢油信息是溢油应急工作中的重要内容。遥感溢油监测具有范围广、时效性强的优点，能快速、准确地获取污染发生位置、油污种类、漂移方向和溢油量等相关信息，能更好指导政府制定溢油应急计划，为溢油灾害的应急响应和经济损失评估提供决策支持。

海面溢油的光谱特征是遥感监测溢油的重要依据。海水被溢油污染后，其反射光谱值要发生变化，变化随油种和油膜厚度的不同而不同，总的有以下特点：1）纯净海水在可见光和近红外波段都要大于被溢油污染的海水，具体反射率的变化受油品种和厚度的影响最大；2）在可见光波段（0.4-0.7μm）内，轻油种光谱曲线的波形与纯净海水相似，存在峰值，并且降幅最大的区间也相似；3）就油膜厚度而言，重柴油、润滑油和煤油反射率受油膜厚度影响较大，轻柴油相对较小；从油膜厚度和反射率的相关性来看，润滑油和轻柴油的反射率随厚度增加而增加，重柴油和煤油的反射率随油膜厚度的增加而减小。

根据海面溢油在卫星传感器不同波段的反射率特征，基于图像增强、分析解译、油水反射率比等方法可以实现油膜分布范围、面积等的监测。利用RGB合成影像可以有效地提高图像的视觉效果，增大油膜与背景海水的反差，使得油污更容易被识别，这对确定溢油位置、溢油面积、预测溢油扩散趋势都具有重要意义。此外，通过结合海流、风场等数据可对油污的漂移方向进行预测［3］，如下图所示。

图2 墨西哥湾溢油遥感影像 2 相关应用

海事部门作为船舶污染防治的主管机关，自2010年以来，先后对2010年大连7.16事故、2011年蓬莱19-3康菲平台溢油事故、2012年“大庆75”轮溢油事故、2013年青岛“11.22”中石化东黄输油管道泄漏爆炸事故等20多起污染事故开展了卫星遥感应急建设工作［4］。 在海冰监测方面，海事部门利用卫星遥感手段开展了通航环境的监视，自2011年以来，共计处理海冰卫星影像146景，发布渤海海域海冰监视信息132期，有效预防了船舶水上交通事故。其中海冰监视工作还荣获了“2010年度中国遥感领域十大事件”，得到了社会的认可。 3 结语

如能借助卫星资源，实现对中远海的海洋观测，保障海洋经济的健康发展，防止船舶污染，提高海洋灾害监测能力、监管的水平，对于海事部门掌握交通整体态势，掌握辖区船舶信息，保障海上交通运输对维护国家国防安全具有重要意义。可以预测卫星高光谱遥感技术及手段将在海事海洋环境监测及防治污染中将发挥着越来越重要的作用。 参考文献：

[1]徐丛春，等.“十三五”海洋经济发展若干问题研究［J］．海洋经济，2016，6（1）.

[2]罗亚威，等.“海洋1号”卫星在海冰监测和预报中的应用[J].海洋学报（中文版）.2005（01）

[3]沈亮，等.利用MODIS和HJ-1卫星数据监测墨西哥湾溢油事件[J].广东海洋大学学报，2010，06. [4]韩颖，中石化东黄输油管道泄漏爆炸事故追踪[J].劳动保护，2014（1）. 作者简介：

李东升（1980-），男，汉族，北京人；毕业于中国人民公安大学，硕士；高级工程师，研究方向为通信导航。