Диагностика нефтяных загрязнений акватории Каспийского моря с помощью поляриметрических радарных данных

В последние годы большое значение для Казахстана имеет вопрос контроля загрязнения водной поверхности Каспийского моря нефтью и продуктами ее переработки. Это связано с резким увеличением объемов нефтедобычи и ее транспортировки, а также активизация разработки новых месторождений нефти и газа, включая морские. Методы и технологии космического мониторинга нефтяных разливов на акватории Каспийского моря с использованием оптических и радарных данных различного разрешения, включая методы моделирования, развиваются НЦ КИТ с 2007 года в рамках республиканских прикладных и фундаментальных проектов, а также международных грантов.
Первоначально для отработки методики и практического применения в качестве базовых использовались радарные данные RADARSAT-1, которые дополнялись оптическими космоснимками Terra/Aqua MODIS. Для детектирования нефтяных пятен использовался программный модуль SARTool, полученный в рамках гранта MONRUK «Мониторинг водной поверхности в России, Украине и Казахстане с использованием синтезированной апертуры» (Спивак Л.Ф., Архипкин О.П., Сагатдинова Г.Н., 2011). В дальнейшем для этих целей использовались радиолокационные снимки TerraSAR-X. Высокая стоимость радарных данных очень ограничивала их применение.
С 2015 года были введены в регулярное использование в свободном доступе радарные данные со спутника Sentinel-1А в режиме IWS, которые теперь используются в качестве базовых при космическом мониторинге нефтяных разливов. Хорошим дополнением к ним являются оптические данные среднего разрешения Landsat-8 и Sentinel-2А, которые, следует отметить, из-за высокой облачности часто не пригодны для мониторинга нефтяных пятен. При этом данные Sentinel-1А поставляются с двойной поляризацией (VV/VH), чаще в амплитудном формате GRD, но иногда и в комплексном формате с фазовыми составляющими. Это позволяет исследовать возможность получения дополнительной информации о нефтяных сликах с помощью совместного поляриметрического анализа нескольких поляризаций.
Такие исследования проводились как на данных Sentinel-1, так и на архивных данных ALOS-1 PALSAR в режиме FBD с двойной поляризацией (НН/HV)., которые тоже имеются в свободном доступе. Также исследовались архивные данные Envisat с двойной поляризацией (НН/VV). Несколько поляризаций можно использовать для получения таких их характеристик, как природу нефтяных загрязнений, разделение на толстые и тонкие нефтяные пленки. В данной работе исследовалась возможность оценки распределения нефтяных пленок по толщине, которая проводилась в относительной шкале (тонкие - толстые пленки). Вся необходимая обработка радарных данных осуществлялась в программных комплексах SNAP и PolSARpro , свободно распространяемых в Интернере.
Работа выполнена в рамках Целевой научно-технической программы «Прикладные научные исследования в области космической деятельности» Республики Казахстан по теме «Разработать технологии и методы космического мониторинга предупреждения и контроля паводков, наводнений и нефтяных разливов на основе методов радарной поляриметрии».