چکیده
ارزش و اهمیت دریاها و اقیانوسها تنها محدود به فرآیندهای زیستی نبوده، از نظر تأمین نفت، گاز، کانیهای مختلف، مواد غذایی، گردشگری و نیز حمل و نقل دریایی حائز اهمیت فراوانی میباشند. به گونهای که در سالهای اخیر بهرهگیری از دریاها و اقیانوسها ابعاد گستردهای یافته، آلودگی پهنههای آبی و نوارهای ساحلی را به دنبال داشته است؛ که در این میان نفت به عنوان یکی از عمدهترین منابع آلودهکننده مطرح است. با توجه به خطرات آلودگی نفتی، آشکارسازی آن با کمترین زمان ممکن و نیز بالاترین سطح اطمینان ضروری میباشد. امری که بهرهگیری از دادههای سنجش از دور را با توجه به قابلیتهای منحصر به فردشان قابل توجه میسازد. از این رو در مطالعه حاضر برخی از دادههای سنجش از دور مؤثر در زمینه آشکارسازی آلودگی نفتی بررسی شده، بهرهگیری از سیستمهای راداری به ویژه تصاویر SAR به دلیل توانایی سنجش در روز و شب و نیز شرایط مختلف جویی همچنین قابلیت بالا در آشکارسازی لکههای نفتی مورد تأکید قرار میگیرد.

کلمات کلیدی: دریاها و اقیانوسها، آلودگی نفتی، تصاویر .SAR

مقدمه

اقیانوسها و دریاها بیش از ۳۶۰ میلیون کیلومتر مربع یعنی حدود ۷۱ درصد سطح زمین را پوشش داده، به عنوان مهمترین تشکیل دهنده هیدروسفر از نقش غیر قابل انکاری در زندگی بشر برخوردارند. به گونهای که زندگی انسان به طور مستقیم یا غیرمستقیم وابسته به دریاها و اقیانوسهاست. ارزش و اهمیت دریاها و اقیانوسها تنها محدود به فرآیندهای زیستی نبوده، از نظر تأمین نفت، گاز، کانیهای مختلف، مواد غذایی، گردشگری و نیز حمل و نقل دریایی حائز اهمیت فراوانی میباشند. به گونهای که در سالهای اخیر بهرهگیری از دریاها و اقیانوسها به عنوان یک راه ارتباطی مهم و اقتصادی در کشتیرانی افزایش چشمگیری یافته است. به علاوه ایجاد سازههای دریایی همچون اسکلهها، توسعه بنادر، ایجاد پناهگاههای صیادی، نصب سکوهای استخراج نفت و گاز، گذر خطوط انتقال نیرو و انرژی (نفت، گاز، الکتریسیته)، آب و … ابعاد گستردهای یافته است. امری که آلودگی پهنههای آبی و نوارهای ساحلی را به دنبال داشته، در این میان نفت به عنوان یکی از عمدهترین منابع آلودهکننده مطرح است. در واقع از جمله

* نویسنده مسئول: Email: z.obeidavi@gmail.com

۱

عوامل ایجاد آلودگیهای نفتی اقیانوسها تصادف نفتکشها میباشد، که بزرگترین آن در سال ۱۹۶۷ میلادی در آبهای انگلستان رخ داد. در سال ۱۹۷۵ در کارولینای جنوبی از یک مخزن نفت خام حدود هزار گالن نفت به آب دریا نشت کرد. همچنین در سال ۱۹۹۱ ریخته شدن نفت خام در آبهای خلیج فارس، سبب نابودی گیاهان و اکوسیستمهای ساحلی آن گشت. در مجموع سالانه ۴۸ درصد آلودگی دریاها و اقیانوسها مربوط به سوخت و ۲۹ درصد آن مربوط به نفت خام بوده، تصادفات تانکرهای حامل تنها ۵ درصد آلودگیهای وارد شده به دریاها و اقیانوسها را سبب میگردد .(Pavlakis 1996) به علاوه حدود ۴۵ درصد از آلودگیهای نفتی هنگام تخلیه از کشتی ایجاد میشود .(European Space Agency 1998) با در نظر گرفتن نشتهای مکرر صورت گرفته میتوان گفت که این گونه نشتها نسبت به تصادفات کشتیها و تانکرهای نفت میتواند تهدید بسیار جدیتری برای محیطها و اکوسیستمهای دریایی باشد.

با توجه به آنچه تاکنون گفته شد، ضرورت پایش آلودگیهای نفتی امری انکارناپذیر است؛ که با توجه به زمانبر و پرهزینه بودن روشهای سنتی یافتن جایگزینی مناسب جهت غلبه بر این محدودیتها مهم مینماید. امروزه با پیشرفتهای چشمگیر صورت گرفته در زمینه فناوری سنجش از دور، این بخش از دانش بشری به عنوان راهکاری مؤثر در زمینههای مختلف از جمله در زمینه کنترل و پایش آلودگیهای زیستمحیطی مطرح گشته است. ویژگیهای خاص تصاویر ماهوارهای از جمله پوشش وسیع، امکان تولید با مقیاسهای مختلف، امکان استفاده از طول موجهای متفاوت (باندهای طیفی) برای تولید عکسهای با رنگهای گوناگون و متناسب با هر مطالعه و سرانجام تکراری بودن آنها (زبیری و مجد (۱۳۸۸ سبب میشود تا به طور کلی سنجش از دور در بحث کنترل و پایش آلودگیهای زیستمحیطی با جمعآوری دادههای مناسب نقش قابل توجهای در مدیریت منابع مختلف ایفا نماید؛ و وضعیت سلامت منابع مختلف را از لحاظ عدم حضور آلودگیهای گوناگون مورد ارزیابی قرار دهد. در بحث آلودگیهای نفتی نیز تاکنون مطالعات متعددی با بهرهگیری از فناوری سنجش از دور صورت گرفته است؛ به عنوان نمونه Solberg و همکارانش در سال ۱۹۹۹ آشکارسازی اتوماتیک لکههای نفتی را با استفاده از تصاویر SAR2 ماهواره ERS3 انجام دادند، همچنین Fiscella و Giancaspro در سال ۲۰۰۰، Marghany در سال ۲۰۰۱ و پس از آن Giancaspro و همکارانش در سال ۲۰۰۵ به آشکارسازی لکههای نفتی با استفاده از تصاویر SAR پرداختند؛ Cartalis و همکارانش نیز در سال ۲۰۰۶ شناسایی اتوماتیک لکههای نفتی با استفاده از تصاویر ماهوارهای را انجام دادند؛ به علاوه، Pavlakis و همکارانش در سال ۲۰۰۷ به آشکارسازی و تشخیص لکههای نفتی از سایر پدیدههای مشابه۴ پرداختند. همانگونه که مشاهده میشود مطالعات مختلف بر استفاده از تصاویر SAR جهت آشکارسازی آلودگی نفتی محیطهای آبی متمرکز شده اند، که این امر حاکی از اهمیت تصاویر رادار با روزنه مجازی در این عرصه میباشد. از این رو در مطالعه حاضر ضمن اشاره به سایر دادههای سنجش از دور مؤثر در زمینه آشکارسازی آلودگی نفتی، سیستمهای راداری و آشکارسازی لکههای نفتی در تصاویر SAR مورد بررسی قرار میگیرد.

سنجش از دور و آشکارسازی لکههای نفتی
آشکارسازی لکههای نفتی موجود در سطح دریاها و اقیانوسها با بهرهگیری از دادههای مختلف سنجش از دور امکانپذیر میباشد؛ به عنوان نمونه سنجنده Modis با قدرت تفکیک متوسط ۲۵۰ و ۵۰۰ متر و پهنای باند وسیع، پتانسیل پایش نواحی ساحلی

۲ Synthetic Aperture Radar 3 European Remote-Sensing Satellite 4 look-alikes

۲

به منظور جستجوی مواد نفتی را دارا میباشد. همچنین سنجندههای ابرطیفی۵ با دارا بودن افزون بر ۲۰۰ طول موج طیفی، از پتانسیل بالایی جهت شناسایی و ارزیابی مواد مختلف برخوردارند. با استفاده از این سنجندهها نه تنها قادر به استخراج مشخصه طیفی مربوط به نفت خواهیم بود، بلکه انواع مختلف مواد نفتی (نفت خام و نفت سبک) را نیز میتوان از یکدیگر تشخیص داد. به علاوه سنجندههای ابرطیفی از میزان خطای مربوط به تشخیص آن بخش از عوارض اقیانوسی که رنگ و ظاهری شبیه نفت دارند، میکاهند. از جمله سنجنده های ابرطیفی موجود دو سنجنده Hyperion با ۲۲۰ باند طیفی و LAC6 با ۲۵۶ باند طیفی، مستقر بر ماهواره EO-1 را میتوان نام برد؛ که پهنای پوششی کم آنها در قیاس با برخی سنجندههای دیگر از جمله محدودیتهای این سنجندهها به شمار میرود.