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“海洋环境与灾害应急天空地遥感综合监测技术系统及应用”项目获海洋工程科学技术奖一等奖
时间:2016-08-30

  一、项目概况 

  “海洋环境与灾害应急天空地遥感综合监测技术系统及应用”项目获2011年度海洋工程科学技术一等奖,第一完成单位是中国科学院遥感应用研究所(现为中国科学院遥感与数字地球研究所)。 

  项目主要完成单位还包括国家海洋环境监测中心、国家海洋局北海分局、中国科学院南海海洋研究所。主要完成人为顾行发、房建孟、韩庚辰、邵芸、李紫薇、赵冬至、施平、刘亚岚、黄晓霞、王娟、张增祥、王世新、方俊勇、霍传林、丁一。 

  本项目立足于当前我国海洋环境保护及资源利用现状,基于遥感和地理信息系统技术理论,发展海洋遥感理论和技术,综合利用卫星、航空、地面监测的多源遥感数据,构建从数据获取、处理、分析到应用服务的天空地海洋遥感应急业务化运行体系,并建立针对浒苔应急监测、溢油应急监测、渤海湾环境监测、油气勘探、岛礁识别的应用技术示范平台,实现我国第一个大型的综合性海洋环境应急遥感业务化运行体系。

 

  二、项目成果 

  该项目自主研制了多模态航空数字相机、QRST-4B型四波段CCD相机、便携式并行计算装置,为海洋遥感数据的实时获取及快速处理提供了具有针对性的硬件平台。 

  该项目综合利用卫星和航空遥感数据,以卫星遥感进行不间断、大范围的动态监测,航空遥感对重点区域实行高分辨率监测的方式,结合海上同步实测数据的真实性检验与校正,形成天空地一体化的海洋综合观测系统。 

  该项目发展了针对多源、多谱段、多时相、多尺度的数据处理技术体系,构建了光学遥感数据处理子系统、微波遥感数据处理子系统、航空遥感数据处理子系统,可实现海洋遥感数据产品的批量生产及30分钟的应急处理技术指标。 

  该项目围绕海洋资源环境特点及应急需求在探测范围、数据处理、信息提取、产品生产等方面展开相关研究,进行多源数据的综合使用及多元信息复合分析,提出一系列具有创新性的技术方法,有效提高产品精度。特别是结合微波与光学遥感数据进行浒苔、岛礁监测,实现了对浒苔运移趋势的综合分析及岛礁的高精度识别, 

  监测产品类型繁多,涵盖浒苔分布、油膜分布、排污口分布、增养殖分布、大气参数、水色参数、海表温度、海面风场、海岸线分布、滨海湿地分布、海岸带土地利用分布、烃渗漏“磁亮点”分布、岛礁分布等共计33种产品。 

  目前,“海洋环境与灾害应急天空地遥感综合监测技术系统”已成功应用于浒苔监测、溢油监测、渤海环境监测、海洋油气探测、岛礁识别等方面,取得良好的经济效益和社会效益,特别是在2008年青岛奥运会帆船赛区浒苔灾害、2008年广西北部湾海域溢油、2010年大连新港溢油等事件中的成功应用对指挥决策的支持力度在我国重大突发事件应急处置中堪称之最。 

  依托该项目共申请获得2项专利授权,4项软件著作权登记,在国内外核心期刊发表科技论文22篇。项目应用成果得到海洋局多家单位的高度认可及表彰奖励。项目负责人顾行发研究员、邵芸研究员被国家科技部授予“科技奥运先进个人”荣誉称号。 

  三、项目主要技术创新点 

  (一)针对海洋环境灾害应急需求,研制了具有自主知识产权的多模态数字相机、QRST-4B型四波段CCD航空遥感相机、便携式并行计算装置。 

  (二)基于微波遥感技术,发展了基于浒苔的雷达数据不同波段、不同极化的后向散射特性和形态学特征的信息提取技术,在国内首次采用微波遥感数据,实现了对浒苔的动态监测及其漂移特征和运动趋势的综合分析和预测;自主研发了海洋溢油污染雷达遥感图像分析与解译技术,利用SAR图像进行海面溢油自动识别,实现了对海上溢油等污染的快速监测。 

  (三)突破了遥感科研成果在业务化转化中的关键技术和应用瓶颈,构建了先进的卫星遥感多要素监测系统和业务化支撑系统,形成了渤海遥感业务化监测能力。 

  (四)以雷达遥感探测技术为主,综合地球物理(航磁)、卫星重力反演技术,在海洋油气资源遥感信息系统的基础上,实现了多元信息复合分析,形成一套可行、有效的海洋油气资源远景靶区遥感综合勘查方法和程序。 

  (五)发展了海岛海岸带遥感识别与信息提取技术,解决了海上无控制点图像纠正精度的问题,建立了一套岛礁卫星遥感识别方法与岛礁调查流程,在国内首次查明了南沙南部海域范围内岛礁基本情况。 

  (六)突破了海洋环境快速、立体与动态监测的关键技术,形成了天--地一体化的技术体系,并成功应用于海洋灾害和污染监测,海洋资源调查,取得显著效益。 

  四、项目实施效果 

  “海洋环境与灾害应急天空地遥感综合监测技术系统”已成功应用于浒苔监测、溢油监测、渤海环境监测、海洋油气探测、岛礁及岸线遥感识别等方面,取得良好的经济效益和社会效益。 

  (一)20085月中下旬以来,青岛及周边海域暴发大面积浒苔灾害,严重影响了2008年北京奥运会奥帆赛区的训练和正常举办,形势严峻。“海洋环境与灾害应急天空地遥感综合监测技术系统”综合利用光学卫星遥感、微波卫星遥感、高精度航空遥感等数据,大范围、覆盖式、不间断地动态监测浒苔灾情并分析浒苔的光谱特性,第一时间确定了浒苔大面积分布和重点区域的精细化分布,及时准确地提供了奥帆赛警戒水域及周边海域浒苔分布面积、密集度、重量估算、态势分析、来源追溯等应急动态监测信息,为浒苔应急处置和奥帆赛、残奥帆赛成功举办作出了突出贡献。该系统研发的浒苔遥感信息快速提取算法、反演算法等技术方法,为大型海洋藻类监测的业务化运行,起到了重要的推动作用。 

  (二)20088月中下旬,广西北部湾海域发生了严重的海洋石油泄漏污染事故,造成涠洲岛周边海域大面积溢油污染。“海洋环境与灾害应急天空地遥感综合监测技术系统”通过对多期次雷达卫星图像的解译分折,利用油膜自动识别系统提取了溢油污染物的特征参数,克服海面溢油雷达遥感探测的复杂性和不确定性,及时、科学、正确地判定了溢油区域和溢油来源,并准确估算了此次污染事故的石油泄漏量,分析了溢油漂移的方向和趋势,为国家海洋局尽快查清污染源起到了关键决定性作用,使得中国海洋石油总公司湛江分公司承认溢油来自涠洲油田群114A121平台之间的管线。

北部湾海域溢油雷达遥感解译图

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