31

بررسي شاخص مناسب آشكارسازي لكه نفتي با استفاده از تصاوير )94بهمن 26 (مطالعه موردي خليج فارس Sentinel-2ماهواره

4، معصومه رسوليان3نسب محمد اكبري، *2، طاهر صفرراد1پورناديا طالب

، پست الكترونيكي:علوم دريايي، دانشگاه مازندران، بابلسر انشجوي كارشناسي ارشد فيزيك دريا، دانشكدهد - 1talebpoor.nadia@gmail.com

t.safarrad@umz.ac.ir، پست الكترونيكي: بابلسرمازندران، دانشگاه اجتماعي، و انساني علوم دانشكدة شناسي، اقليم استاديار - 2 m.akbarinasab@umz.ac.ir ، پست الكترونيكي:دانشكده علوم دريايي، دانشگاه مازندران، بابلسر گروه فيزيك دريا، ادياراست - 3 ، پست الكترونيكي:دانشجوي كارشناسي ارشد فيزيك دريا، دانشكده علوم دريايي، دانشگاه مازندران، بابلسر - 4

masoomehrasoolian@gmail.com

17/2/97تاريخ پذيرش: نويسنده مسوول * 28/9/96 تاريخ دريافت:

چكيدهبا رفتار طيفي نفت هاي يگيري از ويژگ بهرهو Sentinel-2با استفاده از تصاوير سنجنده داردسعي پژوهش پيش رو

به آشكارسازي لكه نفتي ايجادشده در حادثه نشت نفت از سكوي پارس جنوبي در تاريخ ،هاي آماري كميت تاكيد برهاي مورد بپردازد. در اين راستا بعد از اخذ تصاوير مربوطه، پيش پردازشفارس واقع در منطقه خليج 94بهمن 26

با استفاده از منحني رفتار طيفي نفت و آب و روي تصاوير انجام شدند. ديومتريكتصحيحات هندسي و را نياز شاملهايي آستانهاعمال و NDWIشاخص با محاسبه هاي رنگي بهينه تشخيص داده شدند. تركيب، OIFشاخصهمچنين بيشتر به معناي OIFالزاماً آشكارسازي گرديد. نتايج اين پژوهش مشخص نمود كه طور دقيق ي نفتي به لكه ،روي آن

تاثيرگذار هاي شاخصو بر اساس نمودار رفتار طيفي هاي بهينه تركيب الزم است كهو تر نخواهد بود تركيب مناسب در آشكارسازي لكه نفتي مورد توجه قرار گيرند كه اين امر افزايش دقت در آشكارسازي را موجب خواهد شد.

سنجنده شاخص فاكتور بهينه، شاخص تفاضلي استاندارد شده آب، ور،هاي نفتي، سنجش از راه د لكه :كلمات كليديSentinel-2.

مقدمه. 1

شمال سمتاز موقعيت جغرافيايي ايران سبب شده است كههاي كشتي .گرددو جنوب توسط پرترددترين درياها احاطه

هاي نفت در بستر يا سواحل كش و تعداد بسياري چاه نفتدرصد از حمل و 30كه حدود از آنجايي .دنردرياهاي آن وجود دا

گيرد، از مناطقي فارس صورت مي نقل نفتي كل جهان در خليجهاي نفتي قرار دارد (عريان و است كه هميشه در معرض آلودگي

فارس نيز باعث وجود جزاير متعدد در خليج .)1388همكاران، ايي شناس .شود هاي نفتي در اين ناحيه مي محصور شدن آلودگي

جلوگيري از نشت نفت در درياها و كاهش اثرات ،هاي نفتي لكه- از مسايل مورد توجه سازمانهاي دريايي بومزيستمخرب بر

هاي محيطي، صنايع شيميايي، شيالت و ساير سازمانهاي زيستهاي يكي از روش) 1395زاده و فاضل پور، است. (علمي همربوط

ازدور و وري سنجشآز فنگيري ا پايش آلودگي آب دريا بهره در. )1395باشد (كشاورز و همكاران، اي مي تصاوير ماهواره

31 ـ1040//1397 بهار/ 33/ شماره مهنشناسي/ سال اقيانوس

Dow

nloa

ded

from

joc.

inio

.ac.

ir at

12:

53 IR

ST

on

Mon

day

Mar

ch 2

nd 2

020

[ D

OI:

10.2

9252

/joc.

9.33

.31

]

...Sentinel-2ارسازي لكه نفتي با استفاده از تصاوير ماهواره صفرراد و همكاران / بررسي شاخص مناسب آشك

32

ها، گذشته به دليل محدوديت قدرت تفكيك مكاني ماهوارههاي نفتي مشكل بوده است، اما امروزه امكان شناسايي آلودگي

اي هاي ماهواره شناسايي و كنترل تراوشات نفتي با استفاده از دادهنشت نفت در درياي )2003( و همكاران Huد. وجود داردر كشور ونزوئال را با استفاده از باندهاي مرئي و 1ماراكايبودر .قرمز نزديك تصاوير سنجنده ماديس بررسي كردند مادون

با استفاده از )2011( و همكاران Grimaldiتحقيقي مشابه، به بررسي نشت نفت در ساحل بين AVHRRتصاوير سنجنده

و Zhao پرداختند. 1991ويت و عربستان سعودي در ژانويه ك Landsat-7و MODISمقايسه تصاوير با )2014( همكاران

ETM+ وLandsat-8 كه تصاوير دادندنشان ،فارس در خليجLandsat تر هستندمناسببراي اين منظور .Xing و همكاران

)a2015( ال حادثه نشت وسيع نفت در خليج مكزيك كه در س تصاوير باندهاي حرارتي شده بود را با استفاده از ايجاد 2010ETM وLandsat-5 TM پايش كردند. Xing ) و همكارانb2015 (

نشت نفت را در خطر Landsatاي ده از تصاوير ماهوارهبا استفاو همكاران Moاي . در مطالعهنمودندبررسي Bohaiدرياي

تا 2005هاي ندست طي سالهاي ل ) با استفاده از داده2017(به بررسي طول عمر تاثيرات 2NDVIو با اعمال شاخص 2014

هايناشي از نشت نفت در پوشش گياهي پرداختند واز دادهAVIRIS براي اعتبارسنجي نتايج 2012تا 2010هاي در بين سال

) در تحقيقي 2017و همكاران ( Prakash نمودند.لندست استفاده با MODISهاي نفتي در خليج مكزيك با تصاوير به رديابي لكه

گذاري با شاخص، مقدار و آستانه شامل گيري از سه الگوريتم بهره) نيز در Karathanassi )2018و Kolokoussisتابع پرداختند.

اي تحقيقي شناسايي نشت نفت با استفاده از تصاوير ماهوارهSentinel 2 در يونان و 3تسكيلومتري جنوب جزيره زيكن 6در را

مورد توجه قرار دادند. 5و جنوب آتن 4شرق جزيره ساالميناهاي ها و تكنيك زمينه معرفي و ارزيابي روش درنيز مطالعاتي

هاي براي آشكارسازي لكه SARبكار رفته با استفاده از تصاوير و Solberg مطالعات توان به ها مي جمله آن نفتي انجام شده كه از

همكاران و Wei ،)2005( و همكاران Nirchio ،)1999( همكاران)2015 ،(Migliaccio ) 2015و همكاران ،(Mityagina و

——— 1 Maracaibo 2 Normalized Difference Vegetation Index 3 Zakynthos 4 Salamina 5 Athens

Lavrova )2016 ،(Pisano ) 2016و همكاران ،(Garcia-Pineda آبادي ملكي نجف)، 2018( Barnesو Frost)، 2017و همكاران (چراغي و )، 1394( رنگزن و عبيداوي)، 1388( و راهداري

نمود.اشاره )1394( خباز ثابت) و 1394(مكاران هبا استفاده از تصاوير تاسعي شده است رو در پژوهش پيش

رفتار طيفي نفت هاي گيري از ويژگي بهرهو Sentinel-2سنجنده هاي آماري به آشكارسازي لكه نفتي ايجاد كميت با تاكيد برو آب

اقع در منطقه شده در حادثه نشت نفت از سكوي پارس جنوبي وبا توجه اين سنجنده تصاوير استفاده از فارس پرداخته شود. خليج

هاي بيشتر (قدرت تفكيك مكاني و طيفي بهتر) آن به مزيتاهميت MODISو TM, ETM, AVHRRهاي نسبت به سنجنده

كند.ميدوچندان را اين پژوهش

ها مواد و روش .2

منطقه مورد مطالعه 2-1

عه در اين پژوهش سكوي پارس جنوبي واقع منطقه مورد مطالدر 21/11/94 تاريخ كه در )1(شكل فارس است در منطقه خليج

در DC12ناشي از فعاليت سكوي حفاري حادثه نشت نفتپاكسازي رخ داد. در حين عمليات حفاري spol a2مجاورت چاه

كش به همراه تجهيزات و تيم آلودگي با اعزام يك فروند يدكدر تاريخ سي براي انجام عمليات و امحاء آلودگيكارشنا

.)1395 ،زيست (سازمان حفاظت محيط گرفتصورت 29/11/94

در تاريخ sentinel-2اي منطقه مورد مطالعه، تصوير ماهوارهموقعيت :1شكل

1394 ماهبهمن 26

روند انجام پژوهش 2-2

2شماي كلي اين پژوهش براي شناسايي نشت نفت در شكل اوير سنجنده ـي ورودي تصها شان داده شده است. دادهن

Dow

nloa

ded

from

joc.

inio

.ac.

ir at

12:

53 IR

ST

on

Mon

day

Mar

ch 2

nd 2

020

[ D

OI:

10.2

9252

/joc.

9.33

.31

]

31 ـ1040//1397 بهار/ 33/ شماره مهنشناسي/ سال اقيانوس

33

Sentinel-2 از كه هستند 1394 ماهبهمن 26اريخ ـمربوط به ت. اندشدهمتحده آمريكا تهيه شناسي اياالت سازمان زمين گاهوب

پردازش، تصحيح خام هستند و طي فرآيند پيش ها اين داده NDWIو OIF هاي شاخص خواهند شد.راديومتريكي و هندسي

از طريق هاي طيفي،جهت بررسي لكه نفتي با تاكيد بر ويژگي .)2بررسي شدند (شكل ،آستانهاعمال

صورت شماتيك مراحل اجراي پژوهش به :2شكل

ها داده 2-3

Sentinel-2سنجنده 1- 2-3

آوري اطالعات چندطيفي از براي جمع Sentinel-2سنجنده تصاوير اين سنجنده،است. سطح زمين طراحي و ساخته شده

تصاويررا افزايش داده و مكمل 6و 5پيوستگي باندهاي اسپات توان تفكيك داراي Sentinel-2ماهواره تصاويرلندست هستند.

باند 13كيلومتر)، 290روز)، عرض برداشت زياد ( 5زماني باال (، دقت )1(جدول طيفي با توان تفكيك مكاني و راديومتريك باال

؛ 1395ر، پو آبادي (عزت هستنددسي باال و پوشش جهاني هنSentinel-2, 2018(.

و پهناي هر باند Sentinel-2هاي موج قدرت تفكيك مكاني و محدوده طول :1جدول ).SENTINEL2 -- Sentinel-2 Products,” n.d“ آن (

هاي نفتي رفتار طيفي لكه 2- 2-3تگي زيادي به چگونگي رسد بس مقدار انرژي كه به سنجنده مي

تعامل انرژي و جسم دارد. اگر براي هر جسم مقدار انرژي هاي موج منعكس شده از كل انرژي رسيده به جسم را در طول

صورت يك نمودار ترسيم ها را به گيري و آن مختلف اندازهگويند (فاطمي و نماييم، منحني حاصل را منحني رفتار طيفي مي

منحني رفتار طيفي آب و نفت 3در شكل . )1393رضايي، با توجه به اينكه هر پديده منحني رفتار نمايش داده شده است.

هايي كه موج توان بر اساس طول طيفي مربوط به خود را دارد، ميها بيشترين اختالف را باهم دارند، در آن منحني رفتار طيفي پديده

يني و حسمجيدراحتي از هم شناسايي كرد ( ها را به آن پديده .)1395همكاران،

ي آب و نفت توسط نمودار رفتار ي قابل شناسايي دو پديده محدوده :3شكل )Butler et al., 1988( طيفي

(OIF)فاكتور شاخص بهينه 4- 2-3

هاي چند طيفي جهت تشخيص ي مطلوب از داده براي استفادهلكه نفتي الزم است بهترين تركيب رنگي مشخص شود. انتخاب

١٢ ١١ ١٠ ٩ ٨a ٨ ٧ ۶ ۵ ۴ ٣ ٢ ١ باند 2190 1610 1375 945 865 842 783 740 705 665 560 490 443 طول موج مركزي (نانومتر )20 20 60 60 20 10 20 20 20 10 10 10 60 قدرت تفكيك مكــاني (متر)180 90 30 20 20 115 20 15 15 30 35 65 20 پهناي باند (نانومتر )

Dow

nloa

ded

from

joc.

inio

.ac.

ir at

12:

53 IR

ST

on

Mon

day

Mar

ch 2

nd 2

020

[ D

OI:

10.2

9252

/joc.

9.33

.31

]

...Sentinel-2ارسازي لكه نفتي با استفاده از تصاوير ماهواره صفرراد و همكاران / بررسي شاخص مناسب آشك

34

يك .پذيرد هاي مختلفي انجام مي يب باندي مناسب به روشتركهاي روش با استفاده از مقايسه چشمي تصاوير حاصل از تركيب

گير است. روش رنگي مختلف است كه بسيار مشكل و وقت (OIF)هاي آماري فاكتور شاخص بهينه ديگر استفاده از كميت

ه باندي از منظور تعيين بهترين تركيب رنگي كاذب س است كه بهگيرد. اين شاخص بر استفاده قرار مي اي مورد هاي ماهواره داده

و ضريب SD(1(هاي آماري، انحراف معيار اساس كميتمنظور به حداقل رسانيدن بين باندهاي مختلف به Cc(2(همبستگي

ارزش و حداكثر استفاده از اطالعات مفيد در انتخاب هاي كم داده است) FCC3ت تصاوير رنگي كاذب (باندهاي مناسب براي ساخ

محققان در . )1392سرمستي و همكاران، ؛1395(علوي پناه، را (OIF)فاكتور شاخص بهينه روشتحقيقات متعددي استفاده از

و Chavez( اند جهت بررسي تصاوير ماهواره اي پيشنهاد دادهرضواني اصل و ؛ 1394، مهدوي و همكاران؛ 1982ن، همكارا OIFشاخص ). 1395، وسفوند و همكاراني ؛1394 ،مختاري

.(Jensen, 2005) شود تعريف مي 1رابطه صورت به

OIF 1رابطه = ∑∑

هاي آماري هرچند اين شاخص از طريق ارزيابي كمي ويژگي- رنگي از بين انتخابسازي انتخاب تصاوير تصوير، سبب ساده

) اما Qaid and Basavarajappa, 2008شود ( هاي در دسترس ميبا در نظر نگرفتن رفتار طيفي پديده هايي كه محقق در تالش براي آشكارسازي آنها است، انتخاب تركيب رنگي بهينه مورد نظر

شود. محقق لزوماً عملي نمي

NDWIشاخص 5- 2-3قرمز كوتاه و مادون NIR(4(قرمز نزديك در ناحيه مادون

)SWIR(5 آب جذب زياد و مواد نفتي موجود در آب دريارا براي NDWIص شاخGao ) 1996(. بازتاب زياد دارند .)2(رابطه دادي آبي پيشنهاد برجسته كردن پهنه

= 2رابطه

——— 1 Standard deviation 2 correlation coefficient 3 False color composite 4 Near Infrared 5 short wave infrared

را بكار بردند NDWIهاي متفاوتي شاخص زمينه محققان در )،2011( و همكاران JI هاي توان پژوهش ها مي كه ازجمله آن

را نام )1395(كوهشاهي و همكاران و )1388(محمدي و شتابي Mishraهاي كم عمق (اين شاخص توانايي تشخيص آب برد.

and Prasad, 2015هاي ساخته واردي كه زمين) را نداشته و در مهاي آب را گيرند، مساحت پهنه شده در كنار منابع آب قرار مي

حاضر). در پژوهش Xu, 2006( دنده بيشتر از واقعيت نشان مي ،هاي عميق خليج فارس قرار داردچون منطقه مورد مطالعه در آب

معايب گفته شده براي آن صادق نخواهد بود.

نتايج و بحث .3

مناسب با استفاده از منحني رفتار طيفي باندهاي خابانت 3-1 هاي نفتي جهت آشكارسازي لكه

كه بر اساس رفتار طيفي 3با بررسي طيف نموداري شكل تفاوت شده است،آب و نفت در يك محيط آزمايشگاهي رسم

نيز در محدوده و نانومتر 525تا 300ي آشكاري در محدودهها مقدار موج د و در اين طولنانومتر وجود دار 955تا 763

از آب دريا است. با توجه به گستره بيشترهاي نفتي بازتاب لكه ،1ي باندي ) محدوده1(جدول 2- موجي باندهاي سنتينل طول

2، 7، 8، a8 توانايي شناسايي اين دو پديده را دارند كه به 9و ،443موج مركزي با طول يا با آشكارسازي در محدوده بيترت

نانومتر براي تمايز اين دو پديده 945و 865 ،842 ،783 ،490قرمز نزديك ي امواج مادون مناسب هستند. از طرفي در محدوده

(NIR) قرمز كوتاه و مادون(SWIR) هاي موج تمامي طول ،آب يا دهيي دريا اگر پد و در محدوده كند يقرمز را جذب م مادون

نعكاسي بيشتري خواهد جز آب وجود داشته باشد، مقدار ا بهي نفتي در منابع آب عنوان لكه داشت. بنابراين نشت نفت به

شود كه در اين محدوده بازتاب باالتر رود. طبق جدول باعث ميي قرمز كوتاه در محدوده قرمز نزديك و مادون امواج مادون 1

باند اين 13در حالت كلي براي .رنديگ يقرار م 12و 11باندي تركيب رنگي وجود دارد و از آنجا كه براي تمايز 286سنجنده،

تركيب رنگي 56باند مناسب وجود دارد، 8اين دو پديده درصد كل 21توان انتخاب كرد و مجموعه را به كمتر از مي محدود كرد. ها بيترك

Dow

nloa

ded

from

joc.

inio

.ac.

ir at

12:

53 IR

ST

on

Mon

day

Mar

ch 2

nd 2

020

[ D

OI:

10.2

9252

/joc.

9.33

.31

]

31 ـ1040//1397 بهار/ 33/ شماره مهنشناسي/ سال اقيانوس

35

مناسب با استفاده از فاكتور شاخص بهينه باندهاي انتخاب 3-2 هاي نفتي جهت آشكارسازي لكه

تركيب رنگي 56راي انتخاب بهترين تركيب از بين بنتايج خروجي 2استفاده شد. جدول OIFاز شاخص آمده دست به

2-هاي باندي سنجنده سنتينل فاكتور شاخص بهينه را براي تركيب تركيب به ترتيب اولويت آورده شده است. 10دهد. نشان مي

Sentinel-2ي هاي باند شاخص فاكتور بهينه براي تركيب :2جدول

شماره OIF ∑Cc ∑SD RGB تفكيك قدرت60،10،20 0,017 0,7 0,012 1،8،12 1 10،20،20 0,015 0,867 0,013 2،7،12 2 10،20،20 0,015 0,896 0,014 2،8a،12 3 10،60،20 0,015 0,783 0,012 2،9،12 4 60،20،20 0,014 0,87 0,012 1،8a،12 5 60،20،20 0,014 0,86 0,012 1،7،12 6 10،10،20 0,014 0,989 0,013 2،8،12 7 60،60،20 0,013 0,787 0,01 1،9،12 8 60،10،20 0,013 0,927 0,012 1،2،12 9 10،20،20 0,012 1,19 0,015 2،11،12 10

داراي OIF، تركيب رنگي با باالترين 2با توجه به جدول آمده از دست هباشد. نتايج ب محتوي بيشترين اطالعات مي

هاي رفتار طيفي لكه ، منطبق با ويژگيOIFمحاسبه شاخص هاي بهينه حاوي نفتي است. بدين صورت كه تركيب

باندهايي هستند كه در آن لكه نفتي بيشترين تمايز را با آب ، 8، 1دريا دارند. براساس اين جدول، بهترين تركيب رنگي

اي داده است. است كه باالترين اطالعات را در خود ج 12كه با توجه به ميابي يم درهمچنين با دقت در اين جدول

تركيبات رنگي 8و 2، 1، 11، 12تكرارپذيري زياد باندهاي ، 11 ،12هستند. باندهاي مناسبنيز ذكرشدهشامل باندهاي

دارند. 1قدرت تفكيك مكاني باالتري نسبت به باند 8و 2قرمز ب در ناحيه مادونكه به ترتي 12و 11همچنين باند

) قرار دارند بهتر SWIRقرمز كوتاه ( ) و مادونNIRنزديك (بنابراين متمايز كنند. توانند نفت و آب را از هم مي

باشند از 12و 11هاي رنگي كه شامل باندهاي تركيبگفته آنچهقابليت آشكارسازي بهتري برخوردارند. با توجه به

نيز براي 8، 11، 12و 2، 11، 12شد تركيبات رنگي شناسايي لكه نفتي مناسب هستند.

و نمودار OIFسه تركيب رنگي با توجه به نتايج 4در شكل يابيم رفتار طيفي آورده شده است. با مقايسه اين سه تصوير درمي

كمتر OIFداشتن مقدار با وجود 8، 11، 12رنگي كه تركيب بيشتري در وضوح و دقت داراي 1، 8، 12تركيب نسبت به

تركيب اولي كه حائز 25آشكارسازي لكه نفتي است. از بين هستند با توجه به نمودار رفتار طيفي و OIFبيشترين مقدار

، 11هاي نفتي در منابع آب، تركيبات حاوي باندهاي بازتاب لكهو 11رسند. اما به دليل اينكه باندهاي تر به نظر مي مناسب 8و 12 OIF) هستند، بنابراين مقدار %89زياد ( داراي همبستگي 12

كه اين كاهش به معناي نامناسب بودن اين يابد. درحالي كاهش مينسبت به 1، 8، 12تركيب ديگر ارجحيت عبارت دو باند يا به

بايد بر اساس OIFنتيجه مقادير . درنيست 8، 11، 12تركيب OIFزاماً نظر قرار بگيرد و ال نمودار رفتار طيفي مورد تجديدتر نخواهد بود. بنابراين الزم است بيشتر به معناي تركيب مناسب

هاي ديگري براي باال كه بر اساس نمودار رفتار طيفي شاخص بردن دقت شناسايي اعمال شود.

8،11،12 )ج a8 ،2 ،12) ب 1،8،12 )، الفRGBتصاوير :4شكل

Dow

nloa

ded

from

joc.

inio

.ac.

ir at

12:

53 IR

ST

on

Mon

day

Mar

ch 2

nd 2

020

[ D

OI:

10.2

9252

/joc.

9.33

.31

]

...Sentinel-2ارسازي لكه نفتي با استفاده از تصاوير ماهواره صفرراد و همكاران / بررسي شاخص مناسب آشك

36

NDWIاعمال شاخص 3-3

فزايش اطالعات مربوط به جهت كاهش عوامل ناخواسته و اتوان حداقل دو باند را تركيب هاي موجود در آن مي آب و پديده

و 8كرده و شاخص مركبي ايجاد كرد. با توجه به اينكه باندهاي رسد كه شاخص باندهاي مطلوبي هستند، به نظر مي 12و 11

NDWI تواند در مي ،كند به دليل اينكه از اين باندها استفاده ميهاي . در اين شاخص پديدهرسازي لكه نفتي تأثيرگذار باشدآشكا

اخص ــ. اين شهاي تيره ديده خواهند شدداخل آب با تن رنگو 8اندهاي ــو همچنين ب 11و 8به دو صورت براي باندهاي

).4و 3هاي (رابطه شود تعريف مي 12

= 3رابطه

= 4رابطه

گذاريآستانه 3-4

براي افزايش دقت جداسازي نفت و آب در تصاوير

اين .اعمال شد NDWIهايي روي شاخص اي، آستانه ماهوارههاي طيفي در محل نشت نفت و رخها از طريق ترسيم نيم آستانه

با رسم چندينهاي آنها شناسايي شدند. بررسي هيستوگراممقدار دقيق آستانه به روش تجربي ،هيستوگرام براي نقاط مختلف

به عنوان آستانه نفت و آب 19/0در اين پژوهش عدد .شدتعيين تعيين گرديد.) 6هاي متعدد (شكل مرخني با بررسي

محاسبه شده براي منطقه مورد مطالعه. NDWI شاخص :5شكل

NDWIروي شاخص هاي طيفي ترسيم شده براي محل نشت نفت نيمرخ :6شكل

Dow

nloa

ded

from

joc.

inio

.ac.

ir at

12:

53 IR

ST

on

Mon

day

Mar

ch 2

nd 2

020

[ D

OI:

10.2

9252

/joc.

9.33

.31

]

31 ـ1040//1397 بهار/ 33/ شماره مهنشناسي/ سال اقيانوس

37

كمترند نفت و 19/0بر اساس اين شاخص مقاديري كه از

ناطقي كه تانه مورد نظر، مبا اعمال آس. هستند مابقي محيط آب). اين 7(شكل شناسايي خواهند شد داراي اين ويژگي هستند،

هايي هستند كه نشت نفت در آنجا اتفاق افتاده مناطق، محدوده) 8 شكل( نفت نشت حاوي مناطق طيفي نيمرخ بررسي بااست.

داراي SWIRهاي كه لكه هاي نفتي در محدودهگرديد مشخصها از آب بيشترين بازتاب هستند و همين ويژگي سبب تمايز آن

منعكس شده است و NDWIاين امر در شاخص .خواهد شدگذاري روي آن آشكارسازي لكه نفتي را ميسر اعمال آستانه

سازد. مي

گذاريتفكيك نفت و آب دريا با اعمال آستانه :7شكل

)8،11،12نمودار هيستوگرام مناطق نفتي (تركيب :8شكل

گيري نتيجه .4

آنها و هاي طيفي هاي نفتي با تاكيد بر ويژگيآشكارسازي لكه، در پژوهش حاضر مورد بررسي 2-گيري از تصاوير سنتينل بهره

قرار گرفت. مطالعه منحني رفتار طيفي نفت و آب بيانگر اين مهم هاي مادون قرمز نزديك ي آبي مرئي و محدوده است كه محدودههاي مناسب جهت شناسايي و تميز لكه هاي و مياني محدوده

انتخاب تركيب رنگي بهينه بر نفتي از آب هستند كه با نتايجكامال منطبق بود. بدين صورت كه باندهاي OIFاساس شاخص

هاي بهينه قرار با فراواني زياد در صدر تركيب 8و 2، 1، 11، 12 11و 8در محدوده آبي مرئي، باندهاي 2و 1گرفتند (باندهاي

در محدوده مادون قرمز 12در محدوده مادون قرمز نزديك و باند نفت نشت حاوي مناطق طيفي نيمرخمياني قرار دارد). واكاوي

در نفتي هايلكه ساخت كه مشخص بهينه رنگي هاي تركيب براي

Dow

nloa

ded

from

joc.

inio

.ac.

ir at

12:

53 IR

ST

on

Mon

day

Mar

ch 2

nd 2

020

[ D

OI:

10.2

9252

/joc.

9.33

.31

]

...Sentinel-2ارسازي لكه نفتي با استفاده از تصاوير ماهواره صفرراد و همكاران / بررسي شاخص مناسب آشك

38

و هستند بازتاب بيشترين داراي مادون قرمز مياني هاي محدوده در امر اين .شد خواهد آب از هاآن تمايز سبب ويژگي همين

- آستانه اعمال و است شده به خوبي منعكس NDWI شاخص

نتايج اين .سازد مي ميسر را نفتي لكه آشكارسازي آن روي گذاريبر اساس بايستي OIFمقادير پژوهش به خوبي نمايان ساخت كه

OIFد و الزاماً ننمودار رفتار طيفي مورد تجديدنظر قرار بگيرتر نخواهد بود. بنابراين الزم است بيشتر به معناي تركيب مناسب

باال مناسب جهتهاي نمودار رفتار طيفي شاخصكه بر اساس آشكارسازي مورد توجه قرار گيرند. در نهايت نتايج بردن دقت

، به خوبي قادر 2-اين پژوهش آشكار ساخت كه تصاوير سنتينلبه شناسايي و آشكارسازي لكه هاي نفتي هستند و به خاطر

اي ه قدرت تفكيك مكاني و طيفي بهتر نسبت به تصاوير سنجندهTM, ETM, AVHRR وMODIS از اولويت باالتري جهت

هاي نفتي برخودار هستند. شناسايي لكه

منابع

مروري بر اهميت .1394 س.، جودكي،، ح.؛ چراغي كوتياني ا.؛ چراغي،دومين كنفرانس .هاي نفتي اي در پايش لكه تصاوير ماهواره

دستيابي تهران، مركز راهكارهاي، زيست المللي مهندسي محيط بين صفحه. 6. به توسعه پايدار

شناسايي آلودگي نفتي در درياها از طريق .1394 س.، خباز ثابت،جزيره كيش، ، هفدهمين همايش صنايع دريايي .اي تصاوير ماهواره

صفحه. 6. انجمن مهندسي دريايي ايرانهاي در داده OIFكاربرد شاخص .1394 ا.، مختاري، ، ا.؛رضواني اصلدر تهيه نقشه ليتولوژي 8ماهواره لندست TIRSو OLIسنجنده

اولين كنگره پژوهشي كاربرد علوم نوين در .مناطق مركزي ايرانمشهد، دانشگاه تربيت مدرس تهران، ،مطالعات جغرافيايي ايران صفحه. 18. شركت ساج گستر كاسپين

پايش آلودگي نفتي درياها و .1394ز.، عبيداوي، ، ك.؛رنگزنكنفرانس .گيري از فناوري سنجش ازدور ها با بهره ساقيانوتهران، ،زيست هاي محيط المللي علوم، مهندسي و فناوري بين

صفحه. 12. دانشكده محيط زيست دانشگاه تهران تهيه .1395 ك.، سليماني،ح.؛ دارابي، ك.؛ شاهدي، س.؛ كوهشاهي،

و 8 تلندس ماهواره تصاوير از استفاده با آبي پهنه هاي نقشه

مهارلو، موردي: درياچه ، مطالعهMNDWIو NDWIهاي شاخص

دومين كنگره سراسري در مسير توسعه علوم .فارس استان

گرگان، گروه آموزش و پژوهش شركت ، كشاورزي و منابع طبيعي 9. مهندسي باروگستر پارس، دانشگاه فرهنگيان استان گلستان

صفحه.

كاربرد . 1392بيگي پور، ف.، ، ن.؛ فتحي، م.؛ اياسه، ف.؛ سرمستي 7لندست ETMهاي + ) دادهOIFتكنيك فاكتور شاخص مطلوب (

المللي دومين كنفرانس بين .هاي نمكي كاشان در ارزيابي پوسته صفحه. 12. مخاطرات محيطي، تهران، دانشگاه خوارزمي

. بررسي اثرات آلودگي 1388عريان، ش.؛ تاتينا، م.؛ قريب خاني، م.، حوضه شمالي خليج فارس بر ميزان تجمع فلزات سنگين نفتي در

(نيكل، سرب، كادميوم و آناديوم) در بافت عضله ماهي حلواسفيد. .61-68، صفحات 4نشريه اقيانوس شناسي، سال اول، شماره

سومين .2معرفي تصاوير ماهواره سنتينل .1395، .آبادي پور، ح عزتتهران، ، هندسي عمرانهاي اخير در م كنفرانس سراسري نوآوري صفحه. 8. موسسه آموزش عالي نيكان

. برآورد تغييرات پارامترهاي 1395زاده، ه.؛ فاضل پور، خ.، علمياي محيطي در تنگه هرمز با استفاده از تصاوير ماهوارهزيست

، صفحات 27شناسي، سال هفتم، شماره موديس. نشريه اقيانوس39 -29.

ازدور حرارتي و كاربرد آن در علوم سنجش. 1395علوي پناه، ك.، صفحه. 666. انتشارات دانشگاه تهران. چاپ سوم. زمين

.چاپ چهارم .ازدور سنجش. مباني 1393ي.، ، ؛ رضاييب. ، فاطمي .20-22انتشارات آزاده. صفحات

بررسي تشخيص .1395 م.، هاشمي زاده، ، ح.؛كيهان پور ا.؛ كشاورز،در FPPIو PPIهاي جداسازي طيفي تمنفت با استفاده از الگوري

، 11، دوره فصلنامه تخصصي علمي ترويجي .تصاوير ابر طيفي .66- 79، صفحات 53شماره

محاسبه .1395ط.، صفرراد، م.؛ اكبري نسب،.؛ ح، حسينيمجيدشاخص انديس بهينه براي پايش آلودگي منابع آب با تصاوير

). نشريه عمانمطالعه موردي حوزه درياي (هايي ماهواره .35-45. صفحات 1، شماره 2هيدروفيزيك، دوره

هاي طيفي ارزيابي حساسيت شاخص .1388 ش.، شتابي، ، ج.؛محمديهاي گياهي با استفاده از تابع حساسيت در برآورد حجم سرپاي توده

، دوره هاي علوم و فناوري چوب و جنگل مجله پژوهش .جنگلي .101-120. صفحات 2، شماره 16

هاي نفتي در پايش آلودگي. 1388 و.، راهداري، ، س.؛آبادي كي نجفملالمللي همايش بين ).RSازدور ( سنجش تكنيك دريا با استفاده از

HSE صفحه. 10. تهران، شركت پتروپارس، در صنعت نفت و گاز

Dow

nloa

ded

from

joc.

inio

.ac.

ir at

12:

53 IR

ST

on

Mon

day

Mar

ch 2

nd 2

020

[ D

OI:

10.2

9252

/joc.

9.33

.31

]

31 ـ1040//1397 بهار/ 33/ شماره مهنشناسي/ سال اقيانوس

39

.1394 ع.، كمالي، ، ح.؛غالمي ا.؛ علي عوضي دختك، ر.؛ مهدوي،در تهيه نقشه مناطق برداشت رسوبات بندي هاي طبقه مقايسه روش

هاي رقومي (مطالعه موردي: شهرستان رودبار بادي با استفاده از دادهسومين همايش سراسري كشاورزي و منابع .استان كرمان)-جنوب

تهران، موسسه آموزش عالي مهر اروند، گروه ، طبيعي پايدار صفحه. 9. ترويجي دوستداران محيط زيست

تهيه .1395 ع.، حقي زاده، ، ح.؛زينيوندن،؛ هماسبي پور،ط م.؛ يوسفوند،ازدور هاي سنجش نقشه تغييرات كاربري اراضي با استفاده از تكنيك

، سومين كنفرانس ملي مهندسي عمران و توسعه پايدار ايران .GISو تهران، موسسه آموزش عالي مهر اروند، مركز راهكارهاي دستيابي به

.صفحه 8. توسعه پايدارButler, M.J.A.; Mouchot, M.C.; Barale, V.; LeBlanc, C.,

1988. The application of remote sensing technology to

marine fisheries: an introductory manual. FAO

Fisheries Technical Paper, (295):165p. (section 2.3

Target Interactions, Figure 2.6 Spectral reflectance of

ocean water and a thin layer of crude oil).

Chavez, PS.; Berlin, GL.; Sowers, LB., 1982. Statistical

method for selecting Landsat MSS ratios. Journal of

Applied Photographic Engineering, 8(1): 23-30.

Frost, J.D.; Barnes, C.F., 2018. Assessment and

enhancement of SAR Noncoherent change detection of

Sea-surface oil spills. IEEE Journal of Oceanic

Engineering, 43(1): 211-220. GAO, B., 1996. NDWI - a normalized difference water

index for remote sensing of vegetation liquid water

from space. Remote Sensing of Environment, 58: 257-

266.

Garcia-Pineda, O.; Holmes, J.; Rissing, M.; Jones, R.;

Wobus, C.; Svejkovsky, J.; Hess, M., 2017. Detection

of oil near shorelines during the deepwater horizon oil

spill using Synthetic Aperture Radar (SAR). Remote

Sensing, 9(6): 567.

Grimaldi, C.S.L.; Casciello, D.; Coviello, I.; Lacava,T.;

Pergola, N.; Tramutoli, V., 2011. An improved RST

approach for timely alert and Near Real Time

monitoring of oil spill disasters by using AVHRR data.

Natural Hazards and Earth System Sciences, 11: 1281-

1291.

Hu, C.; E.F.; Mqller, K.; Taylor, C.J.; Myhre, D.; Murch,

B.; Odriozola, A.L.; Godoy, G., 2003. MODIS detects

oil spills in Lake Maracaibo, Venezuela. EOS,

Transactions, American Geophysical Union, 84(33):

313-319.

Jensen, J.R., 2005. Introductory digital image processing:

A remote sensing prospective. Series in geographic

information science, 3rd ed. Prentice-Hall, 163-164p.

JI, L.; Zhang, L.; Wylie, B.k.; Rover, J., 2011. On the

terminology of the spectral vegetation index (NIR −

SWIR)/(NIR+SWIR). International Journal of Remote

Sensing, 32(21): 6901-6909.

Kolokoussis, P.; Karathanassi, V., 2018. Oil spill detection

and mapping using Sentinel 2 imagery. Journal of

Marine Science and Engineering, 6(1): 4.

Migliaccio, M.; Nunziata, F; Buono, A., 2015. SAR

polarimetry for sea oil slick observation. International

Journal of Remote Sensing, 36(12): 3243-3273.

Mishra, K.; Prasad, P., 2015. Automatic extraction of

water bodies from Landsat imagery using perceptron

model. Journal of Computational Environmental

Sciences, 1-9p.

Mityagina, M.; Lavrova, O., 2016. Satellite survey of

inner seas: Oil pollution in the Black and Caspian Seas.

Remote Sensing, 8(10): 875.

Mo, Y.; Kearney, M.S.; Riter, J.C., 2017. Post-Deepwater

horizon oil spill monitoring of Louisiana salt marshes

using landsat imagery. Remote Sensing, 9(6): 547.

Nirchio, F.; Di Tomaso, S.; Biamino, W.; Parisato, E.;

Trivero, P.; Giancaspro, A., 2005. Automatic detection

of oil spills from sar images. International Journal of

Remote Sensing, 26: 1157-1174. Pisano, A.; De Dominicis, M.; Biamino, W.; Bignami, F.;

Gherardi, S.; Colao, F.; Coppini, G.; Marullo, S.;

Sprovieri, M.; Trivero, P.; Zambianchi, E., 2016. An

Dow

nloa

ded

from

joc.

inio

.ac.

ir at

12:

53 IR

ST

on

Mon

day

Mar

ch 2

nd 2

020

[ D

OI:

10.2

9252

/joc.

9.33

.31

]

...Sentinel-2ارسازي لكه نفتي با استفاده از تصاوير ماهواره صفرراد و همكاران / بررسي شاخص مناسب آشك

40

oceanographic survey for oil spill monitoring and

model forecasting validation using remote sensing and

in situ data in the Mediterranean Sea. Deep Sea

Research Part II: Topical Studies in Oceanography,

133: 132-145. Prakash, S.V.; Sawant, S.; Avhad, T.; Yadav, A.;

Yelmame, A., 2017. Observing and recognizing oil

spill using MODIS image obtained by satellite.

Imperial Journal of Interdisciplinary Research, 3(5). Qaid, A.M.; Basavarajappa, H.T., 2008. Application of

optimum index factor technique to Landsat-7 data for

geological mapping of north east of Hajjah, Yemen.

American-Eurasian Journal of Scientific Research,

3(1): 84-91.

SENTINEL2 -- Sentinel-2 Products. (n.d.). Retrieved Jan

26, 2018, from http://www.gdal.org/frmt_sentinel2.

html. Sentinel-2 | The Long Term Archive. (n.d.). Retrieved Jan

26, 2018, from https://lta.cr.usgs.gov/sentinel_2.

Solberg, A.; Solberg, R.; Storvik, G.; Volden, E., 1999.

Automatic detection of oil spills in ERS SAR images.

IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing,

37(4): 1916-1924.

Wei, L.; Hu, Z.; Dong, L.; Zhao, W., 2015. A damage

assessment model of oil spill accident combining

historical data and satellite remote sensing information:

A case study in Penglai 19-3 oil spill accident of China.

Marine Pollution Bulletin, 91(1): 258-271. Xing, Q.; Li, L.; Lou, M.; Bing, L.; Zhao, R.; Li, Z.,

2015a. Observation of oil spills through landsat thermal

infrared imagery: A case of deepwater horizon.

International Oil Spill Response Technical Seminar,

151-156p.

Xing, Q.; Meng, R.; Lou, M.; Bing, L.; Liu, X., 2015b.

Remote sensing of ships and offshore oil platforms and

mapping the marine oil spill risk source in the Bohai

Sea. Aquatic Procedia, 3: 127-132.

Xu, H., 2006. Modification of normalized difference water

index (NDWI) to enhance open water features in

remotely sensed imagery. International Journal of

Remote Sensing, 27(14): 3025-3033.

Zhao, J.; Temimi, M.; Ghedira, H.; Hu, C., 2014.

Exploring the potential of optical remote sensing for oil

spill detection in shallow coastal waters: A case study

in the Persian Gulf. Optics Express, 22(11).

...Sentinel-2ارسازي لكه نفتي با استفاده از تصاوير ماهواره صفرراد و همكاران / بررسي شاخص مناسب آشك 31ـ1397/10/40 بهار/ 33/ شماره مهنشناسي/ سال اقيانوس

Dow

nloa

ded

from

joc.

inio

.ac.

ir at

12:

53 IR

ST

on

Mon

day

Mar

ch 2

nd 2

020

[ D

OI:

10.2

9252

/joc.

9.33

.31

]