首先，從海洋溢油的危害性來看,石油及其煉制品(汽油、煤油、柴油等)在開采、煉制、貯運(yùn)和使用過程中進(jìn)入海洋環(huán)境而造成的污染，是目前- -種世界性的嚴(yán)重的海洋污染。其中,石油對海洋環(huán)境的危害性最大。石油入海后即發(fā)生一-系列復(fù)雜變化，包括擴(kuò)散，蒸發(fā)，溶解，乳化，光化學(xué)氧化，微生物氧化，沉降，形成瀝青球，以及沿著食物鏈轉(zhuǎn)移等過程。這些過程在時(shí)間、空間上雖有先后和大小的差異，但大多是交互進(jìn)行的。石油進(jìn)入海洋后，主要是對海洋環(huán)境、海洋生物以及水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)帶來巨大危害。

海上溢油污染災(zāi)害的日趨頻繁，引起世界各因?qū)逗Ｓ虻暮Ｉ弦缬捅都雨P(guān)注。實(shí)時(shí)監(jiān)測海面溢油，是當(dāng)今海洋環(huán)境監(jiān)測、預(yù)報(bào)與應(yīng)急管理的重要內(nèi)容之一。發(fā)生溢油事故通常會伴隨著惡劣的氣象條件,這是造成近岸溢油監(jiān)測難以開展的原因之一。

船舶溢油監(jiān)測分類，根據(jù)搭載傳感器的不同平臺來分類

目前世界對海洋溢油監(jiān)測主要分為三大手段:航天監(jiān)測、航空監(jiān)測和陸地監(jiān)測。
      航天監(jiān)測主要是將傳感器搭載與人造地球衛(wèi)星上,在外層空間對地球大洋進(jìn)行觀測。此種監(jiān)測手段的優(yōu)點(diǎn)在于所觀測的范圍廣，觀測圖像比較直觀;缺點(diǎn)主要是成本高，對所搭載的傳感器要求很高，容易受到惡劣天氣狀況的制約，且人造衛(wèi)星存在重訪周期問題，不利于提供溢油狀況的連續(xù)追蹤圖片。
        航空監(jiān)測主要是將傳感器搭載與巡航飛機(jī)上,在距離海面較近的高度對海面進(jìn)行巡查。此種監(jiān)測手段的優(yōu)點(diǎn)在于機(jī)動性強(qiáng)，所搭載的傳感器種類多，能夠得到非常直觀的溢油圖像，有利于了解溢油的具體情況;缺點(diǎn)是成本較高,無法進(jìn)行全天候的觀測，受到飛機(jī)巡航距離的限制，只能觀測近海狀況，同樣也容易受到惡劣天氣狀況的制約。
      陸地監(jiān)測主要是將傳感器放置于沿海監(jiān)測基站，對沿海狀況進(jìn)行監(jiān)測;此種監(jiān)測手段優(yōu)點(diǎn)是成本低，可以獲得比較直觀的溢油圖像，對多觀測范圍內(nèi)海域可進(jìn)行24小時(shí)全天候監(jiān)測;缺點(diǎn)是基站固定,觀測范圍十分有限，同樣受到惡劣天氣狀況的限制。
      以上三種觀測手段都有各自的優(yōu)勢與不足，但在當(dāng)今世界海洋觀測領(lǐng)域,航天與航空觀測占據(jù)了主導(dǎo)地位。在這二者中，雖然航天遙感監(jiān)測溢油事故相對航空遙感而言，在其靈活性、準(zhǔn)確性、傳感器應(yīng)用種類上存在- -定的差距，但它在全天候、全天時(shí)以及經(jīng)濟(jì)性.上體現(xiàn)出了自己的優(yōu)勢。而今，隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，傳感器的性能以及計(jì)算機(jī)技術(shù)都有了迅速的發(fā)展，航天遙感技術(shù)也將在其帶動下日趨完善，成為海洋溢油監(jiān)測的主要途徑。

根據(jù)所應(yīng)用的探測技術(shù)的不同來分類

目前世界應(yīng)用的探測技術(shù)主要包括微波遙感技術(shù)、熱紅外遙感技術(shù)、多光譜可見光遙感技術(shù)以及其他一些要干技術(shù)。

微波遙感技術(shù):微波遙感技術(shù)主要形式是雷達(dá)， 雷達(dá)監(jiān)測時(shí)采用X波段，該波段雷達(dá)工作具有最佳的抗干擾性,能夠很好的克服天氣因素對電磁波回波產(chǎn)生的影響，在霧、云、雨等惡劣天氣下仍能夠正常工作，能滿足雷達(dá)對海面溢油的監(jiān)測需要。近年來，雷達(dá)監(jiān)測技術(shù)研究的領(lǐng)域多集中在合成孔徑雷達(dá)(SAR)與側(cè)視機(jī)載雷達(dá)(SLAR)上(0,觀測較大范圍的海面溢油情況，為及時(shí)采取溢油清除等應(yīng)急措施提供了很好的手段。

熱紅外遙感技術(shù):熱紅外遙感技術(shù)是指傳感器的工作波段在紅外波段范圍之內(nèi)的遙感技術(shù)。探測的波段- -般在0.76-1000微米之間。是利用紅外遙感傳感器(例如紅外攝影機(jī)、紅外掃描儀等)探測遠(yuǎn)距離以外的目標(biāo)所反射或輻射的紅外特性差異的信息，從而確定目標(biāo)的性質(zhì)、狀態(tài)和變化規(guī)律的遙感技術(shù)。

下面系統(tǒng)介紹一下這兩種探測技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。先從雷達(dá)監(jiān)測系統(tǒng)說起

溢油雷達(dá)監(jiān)測系統(tǒng)介紹

眾所周知，雷達(dá)在不停的發(fā)射和接收電磁波，由海面反射回來的雷達(dá)反射波受到海面上的的風(fēng)、浪、水面油污染以及海底地形等因素的影響，其雜波包含很多非常有價(jià)值的信息，普通的雷達(dá)將雜波抑制掉，因此無法提取這些信息，而雷達(dá)溢油監(jiān)視系統(tǒng)是一種創(chuàng)新的雷達(dá)傳感器，它并不對雜波進(jìn)行過濾，而是分析處理雜波并提取里面包含的有用信息。通過對雜波進(jìn)行處理，溢油監(jiān)測可以有效獲取海面溢油、水流、流速、水深、海底地形等各種有用信息，是對現(xiàn)有雷達(dá)功能的極大補(bǔ)充。

航海雷達(dá)監(jiān)測海面溢油技術(shù)系統(tǒng)框圖

該航海雷達(dá)系統(tǒng)將雷達(dá)收發(fā)機(jī)輸出的信號直接接入計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，經(jīng)過處理后由顯示器顯示圖像。航海雷達(dá)系統(tǒng)可以在船舶上進(jìn)行操作，也可以在生產(chǎn)平臺或高架沿海站點(diǎn)進(jìn)行操作。

監(jiān)測原理:

海上溢油發(fā)生之后，在海面迅速形成一層油膜。由于油膜的表面張力要大于背景海水，油膜的存在對海面產(chǎn)生了平滑效應(yīng)，使海面粗糙度降低。雷達(dá)接收到的電磁波強(qiáng)度與海面粗糙度有關(guān)。目標(biāo)表面越粗糙,目標(biāo)高度越高，反射波越強(qiáng)。當(dāng)雷達(dá)向海面發(fā)射電磁波脈沖時(shí)，打到油膜上的大部分電磁波被油膜吸收或者散射掉了，平滑的油膜表面減少了雷達(dá)的回波信號。

油膜覆蓋海水示意圖

因此，受到油膜覆蓋的海面對于航海雷達(dá)發(fā)射出的脈沖波的散射系數(shù)明顯比周圍沒有油膜覆蓋的清潔海面的要小得多，雷達(dá)接收到的油膜回波信號要比清潔海區(qū)的雷達(dá)回波信號弱。這種差別在雷達(dá)圖像上明顯區(qū)分出清潔海區(qū)和溢油區(qū)，即清潔海區(qū)回波信號比較強(qiáng)，是高亮度顯示，而溢油區(qū)回波信號很弱，在圖像上呈黑區(qū)顯示。由此航海雷達(dá)能夠監(jiān)測到海面溢油，如圖2.2所示。

應(yīng)用自主研發(fā)的航海雷達(dá)圖像記錄儀提取到雷達(dá)掃描的溢油圖像，將圖像信號轉(zhuǎn)換為數(shù)值信號,采用雷達(dá)圖像處理技術(shù)識別和解譯油膜性質(zhì)，計(jì)算相應(yīng)的溢油參數(shù)。

雷達(dá)回波信號的大小與發(fā)射的電磁波的波長、偏振方向有關(guān)，也與油膜的性質(zhì)有關(guān)。環(huán)境因素對雷達(dá)回波信號也有很大的影響，包括海面狀況、大氣中的分子等。 

海上浮油 性能測試 檢測能力

主要功能： 

1.安裝在港區(qū)或者航道附近

2.支持全天侯水面溢油掃描

3.安裝在溢油應(yīng)急回收船上支持全天候溢油回收作業(yè)

4.能在惡劣天氣和夜間作業(yè)

5.覆蓋范圍8公里

6.可以測量小目標(biāo)物體，直徑4米（適合海上搜救）

7.可以測量水流、流速、水深、海底地形等數(shù)據(jù)

8.可以接入VTS、AIS信號

9.界面操作簡單

各種監(jiān)測方式的優(yōu)缺點(diǎn)

衛(wèi)星:

?合成孔徑雷達(dá)(SAR)?覆蓋范圍廣

?數(shù)據(jù)更新頻率:每天飛機(jī):

?由工作人員目測觀察:?前視紅外掃描儀;?側(cè)視機(jī)載雷達(dá);

?監(jiān)測最大范圍:飛機(jī)每側(cè)40Km;?微波探測儀(MWR) :預(yù)估溢油厚度;

?覆蓋范圍取決于天氣、能見度和加油問題

直升機(jī):

?由工作人員目測觀察;?前視紅外掃描儀;?可以提供大量現(xiàn)場圖像;

?覆蓋范圍取決于天氣、能見度和加油的可能性問題

本監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)勢：

?可以在1至6級風(fēng)(BEAUFORT 1 ~ 6)的海況下持續(xù)監(jiān)測海面溢油情況;

?不受能見度和光線的影響;

?顯示器可以看到:?溢油、范圍和位置

?船的位置、速度和航向?溢油痕跡

?預(yù)測溢油漂流的速度和方向趨勢?風(fēng)向

?波形高度?海表流速

熱紅外遙感技術(shù)

熱紅外遙感技術(shù)是目前使用比較廣泛的溢油污染監(jiān)測技術(shù)。所有的物質(zhì),只要其溫度超過了絕對零度,就會不斷向外發(fā)射紅外能量。常溫的地表物體發(fā)射的。

 紅外能量主要集中在大于3μm的中遠(yuǎn)紅外區(qū)，屬于熱輻射。它不僅僅與物質(zhì)的表面狀態(tài)有關(guān)，而且是物質(zhì)的內(nèi)部組成和溫度的函數(shù)。在大氣傳輸?shù)倪^程中，它能通過3-5um和8-14um兩個(gè)窗口(26。熱紅外遙感技術(shù)就是利用星載或機(jī)載傳感器收集、記錄地面目標(biāo)的這種熱紅外信息，并利用此種熱紅外信息來識別地面目標(biāo)和反演地表的參數(shù)，如溫度、濕度和熱慣量等。

由于正常海水與溢油油膜有著不同的輻射能量,利用紅外波段的傳感器，可測定出這二者的不同輻射能量,經(jīng)過處理后便可以得到海面溢油油膜的影像。美國在加利福尼亞海岸廣泛進(jìn)行了紅外技術(shù)監(jiān)測海面石油污染的研究，證明了在8-14μm的熱紅外波段中能夠清晰地探測出海面的石油污染。星載熱紅外傳感器能夠有效地分辨出海面上大面積溢油的范圍與形狀;航空熱紅外傳感器能夠準(zhǔn)確地判斷出海面油膜覆蓋的區(qū)域以及其漂移方向和擴(kuò)散情況，并且得到顯示圖像，其清晰度往往要高于可見光波段觀測得到的圖像。

FLIR 紅外熱像儀是理想漏油檢測工具的緣由之一漏油檢測原理是基于油和水在溫度、熱反射和熱發(fā)射率之間的差異之上。

由于導(dǎo)熱性差異，油通常在白天吸熱很快，因此它比周圍的海水溫暖，在熱圖像上顯示為熱點(diǎn)。到了晚上，情況剛好相反：油體的放熱速度比周圍的海水快，因而，油在熱圖像上顯示為一個(gè)低溫區(qū)。在白天，因?yàn)橛头瓷鋪碜躁柟獾臒彷椛洳煌?，反射油也顯示在熱圖像中。這與油和水反射陽光的程度不同，人眼能看到色彩差的原理相似。

原油泄漏：原油泄漏到海中，不論何種工作環(huán)境，在紅外熱像儀下均無處可藏。熱像儀能夠檢測到漂浮于水上的漏油。據(jù)此，研究人員針對不同的海況，從蒲氏零級浪到暴風(fēng)雨級浪，以不同的視角和同一天的不同時(shí)段對5種不同的油做了調(diào)查。最后結(jié)論是：無論在惡劣的海況、耀眼的陽光、漆黑的環(huán)境，還是從任何角度，F(xiàn)LIR海事紅外熱像儀都精于提供漏油的實(shí)時(shí)視頻和照片。

FLIR 紅外熱像侈用于夜間漏油檢測

發(fā)射率不同是漏油檢測能有效進(jìn)行的另一因素。雖然不同種類的油發(fā)射率不盡相同，但一般而言要低于水的發(fā)射率。這使得熱像儀能夠在完全黑暗時(shí)“看到”漏油，這意味著油回收可以在夜間繼續(xù)進(jìn)行。這一點(diǎn)至關(guān)重要，因?yàn)樵谟桶l(fā)生下沉、溶解或蒸發(fā)前，將漏油收集起來的時(shí)間是十分有限的。在白天，熱成像系統(tǒng)的性能也優(yōu)于可見光成像系統(tǒng)。熱像儀不僅可以在完全黑暗時(shí)檢測到漏油，還可以穿透煙霧，灰塵和薄霧。因?yàn)榭梢姽獬上駜x對可見光的依賴性較強(qiáng)，他們對太陽反射和視角的變化也更敏感，而這些因素對熱像儀的影響卻微乎其微。數(shù)字細(xì)節(jié)增強(qiáng)技術(shù)：明辨細(xì)微的熱差異但并不是所有的紅外熱像儀都可以檢測漏油。要求熱像儀對細(xì)微的溫差十分敏感。

油回收團(tuán)隊(duì)使用FLIR海事紅外熱像儀收集有關(guān)油位置的重要信息。無論是發(fā)現(xiàn)、控制還是連續(xù)清理，F(xiàn)LIR海事紅外熱像儀對整個(gè)回收過程都發(fā)揮了巨大作用。FLIR海事紅外熱像儀可以采用標(biāo)準(zhǔn)連接器與幾乎所有現(xiàn)有的視頻監(jiān)控器連接，而且十分容易與其他海事用電子設(shè)備集成。各種各樣的漏油檢測應(yīng)用熱像儀除了在發(fā)生事故時(shí)可以使用外，對監(jiān)控儲油船與輸油船之間的輸油過程是否漏油也十分有用，反之亦然。

此外，熱像儀也是海岸警衛(wèi)隊(duì)或其他執(zhí)法機(jī)構(gòu)彌足珍貴的工具。他們可以跟蹤因在開放水域清洗油罐而非法污染海洋的船舶。熱像儀可以監(jiān)控晝夜間的所有活動，無論天氣條件如何。此外，熱像儀一旦安裝在船中，不僅可用于漏油監(jiān)控，還可用于夜間導(dǎo)航、船上安保和其他海事應(yīng)用。