基于遥感和GIS的海上溢油风险识别及区划研究

论文摘要

随着全球海洋开发和海洋经济贸易的迅猛发展,海洋溢油污染形势也日益严峻。近年来全球重大海上溢油事故频发,严峻的形势对我国溢油风险管理工作提出了新的挑战。但目前我国对海上溢油风险区划方面的研究不足,导致了溢油风险管理工作缺乏有效的技术支撑。当前遥感与地理信息系统技术（GIS）的发展为海上溢油风险识别和区划研究提供了新手段和新方法。本研究将自然灾害风险研究理论引入溢油风险管理领域,提出了海上溢油风险系统的三个要素,并提出了基于遥感和GIS技术对海上溢油风险进行遥感识别和风险区划的方法。（1）基于遥感技术研究了海上两类主要溢油风险源（船舶与石油平台）的快速识别和提取技术,研究其溢油源与概率风险模型。结果表明,基于Radarsat-2影像的船舶方位向模糊去除算法能够较好地去除方位向模糊造成的误判,进一步提高SAR影像船舶识别准确率。通过多时相SAR影像变化检测方法,能够有效判别海上石油平台,实现对海上静态溢油风险源的识别和提取。通过溢油风险源强评估模型,计算了不同风险源对区域溢油风险的贡献,编绘了溢油风险源强区划图。（2）利用GF-1、GF-2等中高分辨率遥感影像,研究变化周期较短的海上养殖区的遥感识别和提取方法,并结合搜集到的敏感资源资料进行数字化和入库管理,得出研究区的主要风险受体空间分布状况。通过专家打分法对各种敏感资源的溢油敏感指数进行评价,然后结合风险源强和溢油敏感指数,计算研究海域的溢油风险损害区划,该图能够反映出研究海域中不同空间位置可能受到的溢油影响程度和风险等级划分。（3）首先选取研究海域周边15个主要港口,结合各港口应急设备配备和专业应急队伍建设情况,采用模糊综合评价法建立了溢油应急能力评价指标体系,该指标体系考虑岸线溢油清除能力、海上溢油清除能力和回收物陆上接收处置能力三层指标,进而对各主要港口的溢油应急能力指数进行了量化评价。然后,从整个风险系统的角度,综合考虑风险源强、溢油敏感指数和溢油应急能力指数三方面,运用情景模拟法和GIS时空分析技术对研究海域溢油风险进行了综合风险区划,编绘得溢油风险管理区划图,对整个区域的溢油风险进行了等级划分。本研究旨在为海上溢油风险管理提供一种有效的方法和工具,提出了基于遥感和GIS技术的海上溢油风险遥感识别和风险区划方法,并以溢油频发的渤海为研究对象验证了方法的有效性。本文从溢油风险源强区划、溢油风险损害区划和溢油风险管理区划三个层次编绘了系列溢油风险区划图,反映了渤海海上溢油风险特征及空间分布规律。研究成果对于提高海上溢油风险管理和防控工作的主动性和科学性具有良好的技术支撑作用,能够为监管部门有效地开展日常风险管理、溢油应急反应、海洋环境保护提供科学参考,有助于提升渤海海域溢油风险防控管理能力。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第1章 引言
•   1.1 研究背景
•     1.1.1 研究的背景
•     1.1.2 研究的意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 风险与风险区划
•     1.2.2 自然灾害风险区划研究现状
•     1.2.3 溢油风险评价及风险区划研究现状
•   1.3 主要研究内容及技术路线
•     1.3.1 主要研究内容
•     1.3.2 基本技术路线
• 第2章 溢油风险评估模型与研究数据
•   2.1 溢油风险区划模型
•     2.1.1 溢油风险系统
•     2.1.2 基于系统论的溢油风险评估模型
•     2.1.3 基于GIS的溢油风险区划模型
•   2.2 研究区域及基本特征
•     2.2.1 地理位置
•     2.2.2 水文气象
•     2.2.3 自然灾害状况
•     2.2.4 溢油污染状况
• 第3章 溢油风险源遥感识别与风险区划
•   3.1 溢油风险源的遥感识别
•     3.1.1 海上船舶遥感识别方法
•     3.1.2 海上石油平台遥感识别方法
•   3.2 溢油风险源强计算
•     3.2.1 船舶溢油事故风险
•     3.2.2 石油平台溢油事故风险
•   3.3 溢油风险源强区划
•     3.3.1 空间密度分布因子
•     3.3.2 溢油风险源强区划图
• 第4章 溢油敏感资源遥感识别与风险区划
•   4.1 溢油敏感资源及其遥感识别
•     4.1.1 溢油敏感资源
•     4.1.2 海上养殖区的遥感识别方法
•   4.2 溢油敏感指数计算
•     4.2.1 环境敏感资源指数
•     4.2.2 溢油敏感指数计算
•   4.3 溢油风险损害区划
• 第5章 溢油应急能力评估及风险区划
•   5.1 溢油应急能力
•     5.1.1 溢油应急能力组成
•     5.1.2 溢油应急队伍建设
•   5.2 溢油应急能力评估方法
•     5.2.1 渤海海域港口分布
•     5.2.2 港口溢油应急能力指数计算
•   5.3 溢油风险管理区划
•     5.3.1 单点溢油应急能力指数
•     5.3.2 溢油风险管理区划图
• 第6章 溢油风险分析及建议
•   6.1 研究海域溢油风险分析
•     6.1.1 繁忙的船舶交通流量
•     6.1.2 海洋石油大开发
•     6.1.3 庞大的海上油类运输
•     6.1.4 独特的地理位置和自然环境
•     6.1.5 溢油敏感资源异常丰富
•   6.2 建议
•     6.2.1 加强对溢油风险防控的认识
•     6.2.2 加强海上溢油风险源的管理
•     6.2.3 加强港口溢油应急能力建设
•     6.2.4 加强对溢油风险特征的认识
• 第7章 结论与展望
•   7.1 结论
•   7.2 创新点
•   7.3 不足与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

文章来源

类型: 博士论文

作者: 邴磊

导师: 邢前国,王斌

关键词: 溢油风险区划图,遥感,风险源,溢油应急能力评估

来源: 中国科学院大学(中国科学院烟台海岸带研究所)

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 海洋学,环境科学与资源利用

单位: 中国科学院大学(中国科学院烟台海岸带研究所)

分类号: X55

总页数: 120

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