Алгоритм идентификации загрязнений поверхности водоемов для геоинформационных систем

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Рассматривается актуальная проблема обнаружения нефти и нефтепродуктов на поверхности воды, имеющая решающее значение для экологического мониторинга водных ресурсов. Рост загрязнения водных объектов нефтепродуктами обусловливает необходимость разработки эффективных методов их обнаружения и оценки состояния экосистем. В данной работе представлена методика, основанная на исследовании спектров отраженного солнечного света, которая позволяет с высокой точностью обнаруживать нефтяные загрязнения. Авторами получены аналитические выражения для индексов коэффициентов спектральной яркости, которые в дальнейшем использованы в геоинформационных системах (ГИС). Эти показатели помогают в обработке и интерпретации данных, полученных с помощью дистанционного зондирования, значительно упрощая процесс мониторинга и анализа состояния водных объектов. Методика показала свою эффективность в различных условиях и может быть адаптирована для использования в режиме реального времени. Результаты исследования способствуют совершенствованию методов экологического контроля и обеспечивают более надежную защиту водных ресурсов от загрязнения. Кроме того, в исследовании рассматривается потенциальная интеграция этого метода с другими системами экологического мониторинга для повышения точности и эффективности обнаружения загрязнения. Благодаря этим усовершенствованиям, предлагаемая методика позволяет не только выявлять разливы нефти, но и помогает в управлении ими и снижении негативных последствий, связанных с разливами нефти.

Об авторах

Константин Анатольевич Вытовтов

ФГБУН Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН

Email: vytovtov_konstan@mail.ru
Москва

Татьяна Яновна Гладких

ФГБУН Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН

Email: golnikt@yandex.ru
Москва

Список литературы

  1. АНТОНЕЦ К.В. Комплексный мониторинг нефтегазовых загрязнений // International Agricultural Journal. – 2021. – №1. – С. 49–54.
  2. БАРАБАШИН Т.О., КОРАБЛИНА И.В., ПАВЛЕН-КО Л.Ф. и др. Методическое обеспечение мониторинга загрязнения водных объектов азово-черноморского бас-сейна // Водные биоресурсы и среда обитания. – 2018. – Т. 1. – №3-4. – С. 9–27.
  3. БЕСКИД П.П., БОГДАНОВ П.Ю., МИКЛУШ В.А. и др. Результаты исследований в области дистанционных методов обнаружения нефтяных загрязнений на водной поверхности, проводимых в РГГМУ // Гидрометеороло-гия и экология. – 2020. – №60. – С. 371–391.
  4. БОРН М., ВОЛЬФ Э. Основы оптики. М.: Изд-во Наука,1973. – С. 24–81.
  5. БУЗМАКОВ С.А., САННИКОВ П.Ю., СИВКОВ Д.Е. и др. Разработка геоинформационных систем для управления окружающей средой и экологической без-опасностью в районах эксплуатируемых нефтяных ме-сторождений // Антропогенная трансформация природ-ной среды. – 2021. –Т. 1. – С. 102–127.
  6. БУКИН О.А., ПРОЩЕНКО Д.Ю., ЧЕХЛЕНОК А.А. и др. Методы оптического мониторинга нефтяного загрязне-ния морских акваторий с использованием беспилотных летательных аппаратов // Оптика атмосферы и океа-на. – 2019. – Т. 32(4). – С. 324–328.
  7. БЫКОВ Р.Е., ИГНАТЬЕВА Н.В., СЛАДКОВ А.Ю. Техни-ческие средства контроля водных поверхностей // Чело-век и море. – 1994. – С. 74–79.
  8. ЕПИФАНОВ А.В., ХУРШУДЯН Н.С., ШАРЕНКОВ Д.В. и др. Оценка техногенного воздействия на водные объ-екты с применением геоинформационных систем // Учебно-методическое пособие. – 2010. – С. 36–62.
  9. КАЗАНЦЕВ А.Ю. Применение искусственного интел-лекта в предотвращении и минимизации сбросов нефтесодержащих вод с судов // Каспийский научный журнал. – 2024. – Т. 2. – №1. – С. 9–20.
  10. КАЛАНТАЕВСКИЙ Ю.С., АЛЕКСАНДРОВА А.В., КСАНДОПУЛО С.Ю. и др. Применение географических информационных систем для экологического монито-ринга в нефтегазовом комплексе // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского госу-дарственного аграрного университета. – 2013. – Т. 86. – С. 92–101.
  11. ЛУНЕВ Б.С., КРАСИЛЬНИКОВ П. А., ИЛАРИОНОВ С. А. и др. Картирование территории при проведении гео-экологического мониторинга средствами ГИС // Фунда-ментальные исследования. – 2014. – №11–1. – С. 89–93.
  12. МОЛЬКОВ А.А., КАПУСТИН И.А., ЕРМОШКИН А.В. и др. Дистанционные методы определения толщины плёнок нефти и нефтепродуктов на морской поверхно-сти // Современные проблемы дистанционного зондиро-вания земли из космоса. – 2020. – Т. 17. – №3. – С. 9–27.
  13. ФЕДОТОВ Ю.В., БЕЛОВ М.Л., МАТРОСОВА О.А. и др. Метод обнаружения нефтяных загрязнений на водной поверхности, основанный на регистрации флуоресцент-ного излучения в двух узких спектральных диапазонах. // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия «Приборострое-ние». – 2010. – Т. 2. – С. 39–47.
  14. ЯЩЕНКО И.Г., АЛЕКСЕЕВА М.Н., СВАРОВСКАЯ Л.И. Геоинформационные технологии для анализа нефтяных загрязнений рек // Интерэкспо Гео-Сибирь. – 2014. – Т. 7. – С. 38–43.
  15. BAYIRHAN İ., GAZIOGLU C. Use of unmanned aerial ve-hicles (UAV) and marine environment simulator in oil pollu-tion investigations // Baltic journal of modern computing. – 2020. – Vol.8. –P. 327–336.
  16. BARABANOVA E., VYTOVTOV K., GLADKIKH T. et al. Environmental monitoring of water surface pollution in the visible range by using UAVs // Journal of Communications Technology and Electronics. – 2023. – Vol. 68. – P. 388–392.
  17. ELJABRI A., GALLAGHER C. Developing integrated re-mote sensing and GIS procedures for oil spills monitoring at Libyan coast // WIT Transactions on Ecology and the Envi-ronment. – 2012. – Vol. 44. – P. 17–20.
  18. FERREIRA N.M., COUTINHO R., DE OLIVEIRA L.S. Emerging studies on oil pollution biomonitoring: A systemat-ic review // Marine Pollution Bulletin. – 2023. – Vol. 192. – P. 115081.
  19. FINGAS M., BROWN C.E. A review of oil spill remote sens-ing sensors // Sensors (Basel). – 2017. – Vol.18.
  20. GHORBANI Z., BEHZADAN A.H. Monitoring offshore oil pollution using multi-class convolutional neural networks // Environmental Pollution. – 2021. – Vol. 289. – P. 117884.
  21. GÓMEZ C., GREEN D.R. Small unmanned airborne systems to support oil and gas pipeline monitoring and mapping // Arab. J Geosci. – 2017. – Vol. 10. – doi: 10.1007/s12517-017-2989-x.
  22. LUKYANOV A., HOZAN H., SIALOUNAS G. et al. Dy-namics of oil slicks on wavy water surfaces // Environmental Fluid Mechanics. – 2024. – P. 1–20.
  23. MOHAMMADI M., SHARIFI A., HOSSEINGHOLIZA-DEH M. et al. Detection of oil pollution using SAR and opti-cal remote sensing imagery: A case study of the Persian Gulf // Journal of the Indian Society of Remote Sensing. – 2021. – Vol. 49. – No. 10. – P. 2377–2385.
  24. VYTOVTOV K. Analytical investigation of stratified iso-tropic media // Journal of the Optical Society of America A. – 2005. –Vol. 22(4). – P. 689–696.
  25. WANASINGHE T., GOSINE R., DE SILVA O. et al. Un-manned aerial systems for the oil and gas industry: over-view, applications and challenges // IEEE Access. – 2020. – Vol. 8. –P. 166980–166997.
  26. YANG M., ZHANG B., XIN X. et al. Microplastic and oil pollution in oceans: Interactions and environmental impacts // Science of the Total Environment. – 2022. – Vol. 838. – P. 156142.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).