GEOVIS 數字地球石油海運監測應用

文 | 李雁飛 朱毅 宋啟帆 王樂

中科星圖股份有限公司

一、前言

船舶在海上由于觸礁、相撞等原因，經常發生原油或燃油泄漏事故。若不及時處理，有害物質會進入海洋生物體內，致使大量生物死亡，存活下來的生物在數年中將持續遭受影響并遺傳至物種后代，甚至貫穿整條食物鏈，對海洋生態環境影響深遠。中科星圖股份有限公司GEOVIS iData 空天大數據產品（以下簡稱GEOVIS iData）是GEOVIS 數字地球的數據產品線，不僅可以有效監測石油泄漏，同時還依托對地觀測資源構建AI 訓練樣本體系，實現船舶的快速識別提取，為應急響應和后續清污工作等提供關鍵和可操作性的信息，減少海上運輸中石油泄漏造成的不良影響。

二、GEOVIS 數字地球監測石油泄漏

卡夫奇是位于波斯灣沙特阿拉伯和科威特之間的一個重要石油開采區，該地區于2017 年發生石油泄漏事件。依賴于多粒度多尺度衛星圖像檢測技術，可從衛星影像場景中識別石油泄漏。通過2017 年8 月10 日哨兵一號VV 極化影像，經過降噪、輻射定標、多視處理、濾波、地形校正等處理，得到后向散射系數成果。海面被油膜覆蓋后，海面的短波分布受到油膜影響，衛星雷達接收到的后向散射系數減弱，在影像中表現為較低的灰度值（黑色）。通過對哨兵一號衛星影像進行解譯提取，得出浮油覆蓋面積約131km（圖1）。

圖1 波斯灣卡夫奇地區溢油范圍圖

2020 年7 月25 日，一艘日本公司的貨船在毛里求斯東南部海域擱淺。這艘貨船裝載4290t 低硫燃油、228t 柴油和99t 潤滑油，船體于8 月6 日出現破裂并造成大量燃油泄漏，威脅當地的海洋環境，8 月11 日泄漏的燃油已隨海流散開。通過多源衛星對該區域進行持續跟蹤監測與分析（圖2），有助于進行燃料回收和清污處理。

圖2 毛里求斯東南部海域燃油泄漏監測圖

三、GEOVIS 助力船舶快速識別與動態監測

GEOVIS iData 綜合利用衛星遙感、航空遙感等多源數據，為用戶提供基礎空間數據、人工智能訓練樣本、行業專題等產品。GEOVIS AI訓練樣本體系，是通過智能化自動提取與人工輔助標注相結合的方式，形成目標和地物海量人工智能訓練樣本，可為各類識別應用及算法開發者提供分門別類、數量龐大的機器學習樣本庫，實現用戶算法進階的需求，構建快速識別與動態監測的核心能力，助力智能提取產品的快速落地。

在船舶監測與分析中，GEOVIS iData 利用高頻率、多尺度、多譜段、全覆蓋的對地觀測資源，依托GEOVIS AI 訓練樣本體系，基于船舶樣本對油輪、客輪、貨輪等船舶及其場景進行分類識別與分析，不僅實現停靠油輪的快速識別，對航行中的油輪也可精確提取。船舶樣本和油輪場景樣本如圖3、圖4 所示。

圖3 船舶樣本

圖4 油輪場景樣本

2020 年初，沙特阿拉伯國家航運公司預訂了多艘超大型油輪（VLCC），用于從沙特的主要石油港口裝載原油，運往美國墨西哥灣。為進一步了解超大型油輪的航行情況，獲取了達曼港和得克薩斯港的多期衛星影像。基于GEOVIS AI 訓練樣本體系，對中高分辨率的衛星影像進行了智能識別提取，船舶形態清晰可見，實現油輪的動態監測（圖5）。

圖5 達曼港與得克薩斯港船舶識別結果

四、結束語

石油在世界經濟中占據重要地位。石油運輸路線長，加之石油自身具有易燃、易爆、易膨脹、易揮發及有毒等性質，一直以來石油海上運輸安全格外引人關注。GEOVIS iData 空天大數據產品，憑借海量對地觀測資源，構建GEOVIS AI 人工智能訓練樣本體系，助力AI 產品落地，實現船舶的快速識別提取，在船舶違法排污監測、漏油軌跡跟蹤、漏油范圍智能提取分析、污染所致經濟損失評估、保險理賠取證、油污清理前后效果監測、海運管理及應急預警等領域提供技術支撐及數據保障，為相關部門提供關鍵和可操作性的信息，協助快速響應工作。