环境1号卫星数据在田滩海冰情监测中的应用研究.pdfVIP

第十七届中国环境遥感应用技术论坛论文集 2013年4月 环境1号卫星数据在油田滩海冰情监测中 的应用研究 周红英，张友焱，张一民 （中国石油勘探开发研究院，北京 100083） 摘 要：渤海海域油气田冬季生产经常遭受不同程度的冰灾威胁，遥感技术以其范围大、多时相等特点是海冰监测的重 要手段。叙述了以HJ-1A/B星CCD数据为主要信息源，开展冀东油田滩海地区冰情监测的技术研究得出的海冰遥感特征， 以及基于面向对象的信息提取技术的滩海冰情遥感监测快速处理流程，指出，该海域海冰的状况、分布、发育特征和规 律，此项工作表明，HJ-1A/B星CCD遥感数据是滩海油田海冰监测的实用有效数据手段。 关键词：遥感技术；HJ-1A/B CCD；海冰监测 0 引言 滩海油气田勘探开发受海洋环境的影响较大。冬季的海洋冰灾不同程度地影响着油气勘探开发和海上工程 的建设。通常，常冰年时冰情对油田海上工程和生产活动影响不大，而在冰情比较严重的年份，海冰不仅会封 锁港湾和航道，阻塞平台物资运输交通渠道，影响工程建设和生产活动的开展，在风浪的作用下海冰甚至可能 危及作业人员的安全。传统的海冰监测是靠人工到现场目测的。遥感技术具有范围大、多时相、快速、准确等 优势，用以监测海冰能够得到更为全面的冰情发育信息。 如何利用先进的遥感技术监测石油工程附近海冰的发展，在最短的时间内提供海冰灾害的现状和发展趋势 的预测信息，成为遥感海冰监测亟待解决的重要问题。笔者以渤海湾冀东油田南堡滩海海域为例，开展 2008 年至2009年冬季冰情遥感监测和分析技术研究。 1 研究区概况 研究区位于河北省唐山市唐海县冀东油田滩海地区，其地处华北平原东部，渤海湾西北岸。冀东油田是中 国石油股份公司勘探开发的重点油田，近年来，积极兴建的滩海人工岛以及首钢筹建的曹妃甸工业区也都集中 在该研究区内。该海域冬季经常受到北方冷空气的影响，每年都有不同程度的结冰现象，冬季冰雪天气对滩海 油气田的建设和生产有很大的影响，因此，对该地区的海冰监测研究具有十分重要的意义。通过中国资源卫星 中心，获取研究区2008年冬季冰期HJ-1A/B CCD影像，并结合其他数据源展开研究工作。 2 遥感数据源 渤海湾冬季的冰期一般是从当年12月到次年3月，约持续3个月左右的时间。要完成南堡—曹妃甸的滩海 冰情遥感监测，对遥感数据的空间分辨率和时间分辨率均有一定的要求。前人海冰遥感监测研究的光学卫星数 据多为NOAA/AVHRR、EOS/MODIS、TM 等国外传感器所获取，其中，AVHRR 和MODIS 幅宽大空间分辨率低适用于 大范围的海域冰情监测，TM数据适用于较小海域范围的海冰监测。 环境减灾小卫星 HJ-1A/B CCD 数据，与 TM 数据相比，在数据空间分辨率相当的情况下，时间分辨率由 16 天周期提高为4 天周期，选用TM 数据在3 个月的冰期内最多只能获取5 景，而HJ-1A/B CCD 数据却可以获取 20多景，因此，HJ-1A/B CCD数据能更好的监测滩海冰情的发育发展过程。 从2008年11月29日到2009年2月21日的85天时间里，共接收研究区HJ-1A/B CCD数据20景，平均4 天就有1景新的数据。 3 影像特征 海冰分为流冰和固定冰两大类。据海冰发展过程，流冰可分为初生冰、冰皮、尼罗冰、莲叶冰、灰冰、灰 14 第十七届中国环境遥感应用技术论坛论文集 2013年4月 白冰、白冰等7种冰型。南堡—曹妃甸海域2008年至2009年冬季冰期以固定冰和流冰中的尼罗冰为主，间有 冰皮和莲叶冰。莲叶冰，又称饼冰，厚度小于 10 cm，直径为 30 cm～300 cm 的圆形冰块，可由初生冰冻结而 成，也可由冰皮和尼罗冰破碎而成。由于HJ-1A/B CCD的只有30 m分辨率，不足以识别莲叶冰，但固定冰、冰 皮和尼罗冰在影像上有明显的识别特征。表3是用2009年1月25日的HJ-1