LLC
«DVS LTD»

Federal State Budget Scientific Institution
Federal Research Center "Marine Hydrophysical Institute of RAS"

Remote Sensing Department


Проект РФФИ 18-45-920065 р_а
"Анализ антропогенных и природных загрязнений акватории Юго-западного Крыма на основе спутниковых данных, разработка элементов системы регионального мониторинга"


Project | Sentinel-2 monitoring results | Radar monitoring results 2019 | Radar monitoring results 2020 | Municipal runoffs | Downwelling

Комплексный спутниковый мониторинг загрязнений морской поверхности акватории вокруг Гераклейского полуострова Крыма c июня 2019 по июнь 2020

Цель работы: сбор и обработка космических изображений с космических аппаратов Sentinel-1A, Sentinel-1B, Sentinel-2, LANDSAT-8, по российскому сектору Чёрного моря вокруг Гераклейского полуострова Крыма.

Основные задачи:

1. Выделение на спутниковых снимках плёночных загрязнений естественного и техногенного происхождения в заданном районе (рис. 1), создание интегральной карты плёночных загрязнений за период июнь 2019 – июнь 2020 года.

2. Измерение пространственно-временных характеристик загрязнений, их перемещение.

Район исследования

Рис. 1. Район исследования

В работе использовался комплексный подход. Комплексный подход в спутниковом мониторинге подразумевает использование изображений, полученных от радиолокаторов с синтезированной апертурой (РСА) и оптических спутниковых датчиков.

Комплексный спутниковый мониторинг подразумевает два основных этапа: поиск, обнаружение и идентификация загрязнений морской поверхности, выделение среди них антропогенных загрязнений, определение их генезиса и возможных источников.

1. Данные спутниковой съемки

Для спутникового мониторинга загрязнений морской поверхности по российскому сектору Чёрного моря у побережья Крыма используются радиолокационные изображения (РЛИ) спутников Sentinel-1 и Sentinel-2, оптические данные спутника Landsat-8.

Всего в работе использовано 316 радиолокационных изображений в период с июня 2019 по июнь 2020 годы.

2. Методологические основы обработки данных комплексного мониторинга

В ходе тематической обработки в первую очередь выделялись области выглаживания поверхностного волнения (темные пятна или слики), которые с наибольшей вероятностью могли быть нефтяными пятнами. В дальнейшем осуществлялась интерактивная идентификация и классификация сликов с выделением плёночных/нефтяных загрязнений на основе анализа формы, размеров, текстуры, контраста и других факторов.

В настоящем проекте пятна плёночных загрязнений классифицируются следующим образом:

  1. судовые разливы, образованные: 1) балластными водами, которыми заполняют танки нефтеналивных судов – обычно смесями нефти и нефтепродуктов с водой; 2) водами, представляющими собой смеси нефтепродуктов и др. маслянистых веществ с водой и моющими веществами, образованными в результате мойки танков нефтеналивных танкеров и танкеров-химовозов; 3) отработкой – отходами машинного отделения – смесями с водой нефтепродуктов и горюче-смазочных материалов (ГСМ) различного типа; 4) трюмными (льяльными) водами, которые накапливаются на днище судна, и в большинстве случаев содержат достаточно большое количество нефтепродуктов и ГСМ, и 5) смесями нефтепродуктов и отходов рыбопереработки (которые содержат животные жиры и характерны в основном для рыболовных судов);

  2. выносы из озер/рек/лиманов;

  3. грифонные плёнки;

  4. неоднозначные судовые разливы и прочие пятна-слики, большей частью природа которых малопонятна или неизвестна (в том случае, когда идентификация природы пленки по ряду причин затруднена).

Для повышения вероятности обнаружения и правильного распознавания нефтяных загрязнений, а также для оценки экологического состояния верхнего слоя моря, использовались многоспектральные оптические изображения среднего пространственного разрешения спутника Landsat-8.

На синтезированных оптических цветных изображениях по локальному изменению цвета моря можно судить о наличии пленок нефти, загрязнении морской среды из-за массового цветения водорослей, проведения буровых или иных работ (углубление дна, сброс грунта и пр.) на мелководье.

Изображения оптических датчиков, дополняя данные РСА, использовались для оценки состояния морской поверхности позволяя решать ряд дополнительных задач, а именно:

  • повысить вероятность обнаружения и надежного распознавания природы поверхностных плёночных загрязнений;
  • отслеживать динамику перемещения и трансформации обнаруженных пленочных загрязнений на последовательной серии снимков.

3. Результаты

В ходе обработки и анализа радиолокационных и оптический изображений выделены плёнки различного характера и составлена интегральная карта плёночных загрязнений июнь 2019 — июнь 2020 гг.

Интегральная карта плёночных загрязнений

Рис. 2. Интегральная карта плёночных загрязнений июнь 2019 – июнь 2020 гг.

Увеличенный фрагмент интегральной карты плёночных загрязнений

Рис. 3. Увеличенный фрагмент интегральной карты плёночных загрязнений июнь 2019 – июнь 2020 гг.

В период мониторинга с июня 2019 по июнь 2020 гг. всего получено 316 снимков, из них на 48 снимках обнаружено 246 плёночных загрязнений разной природы и происхождения.

Год

Месяц

Количество снимков

Количество снимков со сликами

Количество сликов

Даты снимков со сликами

2019

Июнь

29

3

4

20190610T035700
20190611T034813
20190624T153516

Июль

30

7

42

20190716T035702
20190717T034815
20190717T034746
20190722T035626
20190723T154308
20190729T034816
20190730T153518

Август

32

7

43

20190803T035626
20190809T035704
20190810T034817
20190816T034854
20190827T035628
20190828T034854
20190829T153613

Сентябрь

30

3

4

20190920T035629
20190927T034819
20190928T153457

Октябрь

31

4

21

20191015T034856
20191016T153615
20191016T153550
20191028T153615

Ноябрь

30

1

1

20191125T035706

Декабрь

33

7

49

20191208T034749
20191214T154310
20191214T154335
20191219T035705
20191220T154425
20191226T034854
20191231T035704

2020

Январь

0

-

-

-

Февраль

0

-

-

-

Март

33

2

20

20200306T035626
20200320T153612

Апрель

30

10

37

20200424T154309
20200424T154334
20200424T034854
20200425T153548
20200429T035704_гр
20200429T035704
20200429T111053
20200430T034817
LC81780292020121LGN00
S2B_2020-04-29_111053

Май

29

5

15

20200501T153520
20200506T034854
20200506T154335
20200511T035705
20200517T035628

Июнь

9

3

10

20200604T035706
20200610T035630
20200611T154337

Всего

316

48

246

Максимальное количество сликов было зафиксировано в июле, августе и декабре. Связано может быть с интенсивным судоходством и благоприятными погодными условиями для детектирования плёнок на поверхности.

Частый район загрязнения — Севастопольская бухта, вдоль судовых трасс, выносы с рек, цветение фитопланктона.

Большинство плёночных загрязнений — это судовые разливы, они в большей степени приурочены к судоходным трассам. Также были обнаружены и зафиксированы зоны грифоных проявлений.

Самое крупное судовое загрязнение было обнаружено 25 ноября 035706 utc с площадью 20.34 кв.км.

Далее приведены интегральные карты отдельно по месяцам и рассмотрены отдельные случаи плёночных загрязнений с указанием площади загрязнения.

Июнь 2019
Карта загрязнений за июнь 2019

Карта загрязнений за июнь 2019

20190611T034813 площадь 16,55 кв.км.

Июль 2019
Карта загрязнений за июль 2019

Карта загрязнений за июль 2019

20190716T035702 площадь 1,49 кв.км.

20190717T154423 общая площадь 30,30 кв.км.

20190717T154423 площадь 11,25 кв.км.

20190717T154423

20190717T034746 и 20190717T034815 общая площадь 6,8 кв.км.

20190722T035626 общая площадь 8,9 кв.км.

20190723T154333 общая площадь 2,35 кв.км.

20190730T153518 общая площадь 2,60 кв.км.

Август 2019
Карта загрязнений за август 2019

Карта загрязнений за август 2019

20190803T035557 общая площадь 5,47 кв.км.

20190803T035626 общая площадь 0,68 кв.км.

20190809T035704 общая площадь 2,46 кв.км.

20190810T034817 общая площадь 3,39 кв.км.

20190816T034854 общая площадь 4,48 кв.км.

20190827T035628 общая площадь 4,31 кв.км.

20190828T034854 общая площадь 3,863 кв.км.

20190828T034854 площадь 1,87 кв.км.

20190829T153613 общая площадь 1,25 кв.км.

Сентябрь 2019
Карта загрязнений за сентябрь 2019

Карта загрязнений за сентябрь 2019

20190920T035629 общая площадь 3,84 кв.км.

20190920T035629 площадь 1,36 кв. км.

20190927T034819 общая площадь 6,07 кв.км.

Октябрь 2019
Карта загрязнений за октябрь 2019

Карта загрязнений за октябрь 2019

20191015T034856 общая площадь 7,16 кв.км.

20191016T153615 и 20191016T153550 общая площадь 45,74 кв.км.

20191028T153615 общая площадь 1,189 кв.км.

Ноябрь 2019

20191125T035706 площадь 20,34 кв.км.

Декабрь 2019
Карта загрязнений за декабрь 2019

Карта загрязнений за декабрь 2019

20191208T034818 общая площадь 0,58 кв.км.

20191214T154310 площадь 0,195 кв.км.

20191214T154335 общая площадь 11,404 кв.км.

20191219T035705 общая площадь 2,9 кв.км.

20191220T154425 общая площадь 8,505 кв.км.

20191226T034854 общая площадь 0,76 кв.км.

20191231T035704 площадь 0,212 кв.км.

Март 2020
Карта загрязнений за март 2020

Карта загрязнений за март 2020

20200306T035626 общая площадь 12,027 кв.км.

20200320T153612 общая площадь 24,28 кв.км.

Апрель 2020
Карта загрязнений за апрель 2020

Карта загрязнений за апрель 2020

20200424T154334 площадь 0,309 кв.км.

20200424T034854 площадь 0,148 кв.км.

20200429T035704 общая площадь 3,73 кв.км.

20200430T034817 общая площадь 6,76 кв.км.

S2B_2020-04-29_111053 общая площадь 1,44 кв.км.

S2B_2020-04-29_111053 площадь 0,126 кв.км.

Май 2020
Карта загрязнений за май 2020

Карта загрязнений за май 2020

20200501T153520 общая площадь 1,67 кв.км.

20200506T154335 общая площадь 0,732 кв.км.

20200506T034854 общая площадь 3,89 кв.км.

20200511T035705 общая площадь 2,16 кв.км.

Июнь 2020
Карта загрязнений за июнь 2020

Карта загрязнений за июнь 2020

20200604T035706 общая площадь 2,37 кв.км.

20200610T035630 общая площадь 4,28 кв.км.

20200611T154337 площадь 4,12 кв.км.


Project | Sentinel-2 monitoring results | Radar monitoring results 2019 | Radar monitoring results 2020 | Municipal runoffs | Downwelling


Remote Sensing Department (together with LLC "DVS LTD")
Federal State Budget Scientific Institution Federal Research Center "Marine Hydrophysical Institute of RAS"
2, Kapitanskaya St., Sevastopol, 299011, Russian Federation
Phone: +7 (8692) 54-50-65
© 2002—2020

If you have a questions or comments about this site, please send mail to webmaster