Контроль судов из космоса
13.02.2017
Морские порты
Опыт контроля нелегальных сбросов с судов в Черном море с использованием инструментов дистанционного зондирования Земли из космоса
Ответственность экипажей судов в случаях нелегальных сбросов загрязняющих веществ в море основана на суверенном праве прибрежных государств по защите внутренних морских вод, территориального моря и прилежащей зоны ответственности и является отражением общепризнанной практики по защите морской среды от загрязнений.
Международной конвенцией МАРПОЛ 73/78 Черное море отнесено к особому району в отношении сбросов отходов с судов, а вопросы регионального сотрудничества осуществляются в рамках Бухарестской конвенции о защите Черного моря от загрязнений 1992 года.
В.В. Ерыгин, руководитель ФГБУ «АМП Черного моря»,
А.А. Кучейко, заместитель директора Центра ДЗЗ ФГУП «НИИ Радио».
Правовая основа контроля загрязнений с судов
Право государств на установление национальных норм в различных морских пространствах не ниже международных предусмотрено статьей 211 Конвенции ООН по морскому праву 1982 года. Однако до настоящего времени в мире не сложилось единых подходов к установлению причастности судов как источников загрязнения моря, а также к исчислению ущерба от загрязнения в тех или иных случаях.
Так, директивой Европейского Союза 2005/35 предусмотрена норма по ужесточению национального законодательства стран – членов ЕС в отношении судовладельцев, фрахтователей, классификационных обществ, которые вызвали либо содействовали незаконному загрязнению моря. Директива распространяет свое действие на все суда, заходящие в порты ЕС, вне зависимости от флага, предусматривает сотрудничество капитанов морских портов в исполнении санкций в следующем порту захода судна-нарушителя, призвана укрепить сотрудничество в обнаружении нелегальных сбросов с судов, а также развивать методы определения виновника сброса, включая дистанционные инструменты. Входящие в состав ЕС государства обязаны были отразить содержание этой директивы в своем национальном законодательстве до 31 марта 2007 года.
В рамках стратегии Европейского Союза по контролю нелегальных сбросов с судов был внедрен сервис оперативного спутникового мониторинга CleanSeaNet, оператором которого является Европейское агентство по морской безопасности (EMSA)1. В сервисе CleanSeaNet реализован принцип всепогодного дистанционного обнаружения пленочных загрязнений морcкой поверхности с использованием радиолокаторов космического базирования, установленных на спутниках Envisat, Radarsat-1 (до 2013 г.), Radarsat-2 и Sentinel-1 (с 2015 г.).
В 2014 году EMSA получило более 2,5 тыс. радиолокационных изображений (РЛИ), на которых было обнаружено 2630 разнообразных пленочных загрязнений в зонах ответственности стран ЕС. Космические технологии на основе радиолокационной съемки для детектирования судов и пленочных загрязнений применяются в качестве информационных сервисов также в Канаде, странах Средиземного, Северного и Балтийского морей.
Спутниковый мониторинг южных морей
С 2008 года задача комплексного мониторинга нефтяных загрязнений зоны ответственности Российской Федерации в Черном и Азовском морях с использованием спутниковых данных и систем автоматизированной идентификации судов (АИС) была успешно реализована в рамках проекта ФГУ «АМП Новороссийск» и компании ИТЦ «СканЭкс».
Таблица 1. Характеристики некоторых спутниковых сервисов детектирования пленочных загрязнений экономической зоны.
Наименование сервиса / проект |
Оператор |
Классификация обнаруженных загрязнений |
---|---|---|
Обнаружение загрязнений в Северном и Балтийском морях / MarCoast |
KSAT |
Высокий, средний, низкий уровень вероятности |
Обнаружение загрязнений в Средиземном море / MarCoast |
Telespazio |
Высокий, средний, низкий уровень вероятности |
Сервис обнаружение пленочных загрязнений Канады / ISTOP |
MDA |
Категории 1А, 1В, 2 и 3 |
CleanSeaNet / Проект EMSA |
KSAT, Telespazio, Edisoft, CLS |
Высокий, средний, низкий уровень вероятности |
Служба детектирования загрязнений Норвегии / проект NOFO |
KSAT |
Высокий, средний, низкий уровень вероятности на основе матрицы риска |
На базе веб-платформы «Геомиксер» был разработан и внедрен в практику автоматизированный сервис «Космоснимки – Черное море», с помощью которого в закрытом режиме отображается зона контроля с указанием координат и площадей обнаруженных нефтяных пятен-сликов. Идентификация судов, причастных к загрязнениям, осуществляется путем совмещения спутниковых изображений с картой движения судов по данным АИС (рис. 1).
Рис. 1. Интенсивность судоходства в восточной части Черного моря по данным мониторинга сигналов автоматической идентификации АИС в 2014 г. © marinetraffic.com.
Для контроля российского сектора Черного моря оптимальным является отображение акватории съемки шириной более 300 км с захватом смежных секторов зон ответственности Турции, Грузии и Украины. В случае обнаружения сликов в смежных секторах информация в графическом виде направлялась в адрес спасательно-координационных центров соответствующей стороны. Получатели информации, используя национальные данные АИС, направляли АИС-диаграммы в адрес Морского спасательного центра ФГБУ «АМП Черного моря» для размещения на геопортале «Космоснимки – Черное море».
Технология идентификации судна-нарушителя
Технология радиолокационного обнаружения пленочных загрязнений моря из космоса, разработанная еще в конце 90-х годов прошлого века, получила применение в современных системах дистанционного зондирования акватории морей благодаря регистрации эффекта «выглаживания» мелкомасштабного ветрового волнения нефтяной пленкой.
По уровню достоверности пленочные загрязнения в сервисе EMSA принято делить на три класса – высокий, средний и низкий, в сервисе ISTOP (Канада) достоверными считаются слики категории 1А, когда потенциальное пленочное загрязнение примыкает к отметке судна, и 1Б, когда судно находится в пределах 50 км от обнаруженного пленочного загрязнения.
В практике ФГБУ «АМП Черного моря» анализу подлежат все слики в зоне контроля, однако в разработку берутся космоснимки, где пленочные загрязнения имеют признаки судового происхождения:
– вытянуты вдоль судоходных трасс;
– имеют линейный или линейно-прерывистый вид;
– имеют протяженность более 5 миль.
В целях установления степени причастности к загрязнению судна используются три основных алгоритма его идентификации как источника загрязнения.
1. Судно на РЛИ находится в сликовом пятне или «касается» его. В этом случае запрашивается диаграмма движения судов по данным АИС на район обнаружения пятна за последние 2 часа перед съемкой. Если трек судна совпадает с формой пятна и повторяет его форму, то можно считать, что причастность судна к данному загрязнению установлена с высокой вероятностью (рис. 2).
Рис. 2. Судно (выделено красным овалом) на РЛИ в момент сброса загрязненных вод (слева) и карта АИС с треком идентифицированного судна на период спутниковой съемки, где положение судового разлива выделено красным контуром (справа). Sentinel-1A. © ESA, НИИР, АМПН, 2015.
2. Судно на РЛИ находится вне зоны слика, но рядом. В этом случае запрашивается диаграмма движения судов по АИС на район обнаружения пятна за последние 12-20 часов до момента съемки. В связи с тем, что ветер и преобладающие течения трансформируют форму и положение пятна, возникает необходимость учета и введения поправки на изменение положения слика под влиянием ветра и течений. Такая обработка осуществляется с помощью программы «Дрейф нефтяного пятна», которая адаптирована для условий Черного моря. Программа позволяет накладывать данные почасового дрейфа пятен на треки судов по данным АИС. Судно, чья трасса с минимальной погрешностью ложится на слик, рассматривается как причастное к загрязнению (рис. 3).
Рис. 3. РЛИ с пленочным загрязнением судового происхождения, поблизости видно судно – вероятный виновник загрязнения (слева); карта положения судов на момент спутниковой съемки, где положение судового разлива показано красным контуром (справа). Sentinel-1A. © ESA, НИИР, АМПН, 2015.
3. Слик находится в районе интенсивного судоходства. В случае если слик однозначно не привязан к какому-нибудь судну (то есть судно не осуществило сброс непосредственно в момент съемки из космоса), установление причастного судна крайне затруднено (рис. 4). Тем не менее, повысить вероятность обнаружения судна – источника загрязнений можно только при увеличении частоты съемок в этом районе.
В дальнейшем пакет графической информации направляется в распоряжение капитана порта, в котором находится или намеревается зайти подозреваемое судно, для проведения проверки на его причастность к загрязнению.
Рис. 4. Интегральная карта пленочных загрязнений, обнаруженных в восточной части Черного моря в 2011-2013 гг. Цифрами 1, 2, 3 обозначены места зафиксированной во время съемок активности грифонов (подводных грязе-нефтяных вулканов) в турецком и грузинском секторах.
Рис. 5. Интегральная карта пленочных загрязнений, обнаруженных в 2015 году в восточной части Черного моря. © НИИР, АМПН, 2015.
Заключение
В 2011-2014 годах в разработке находились порядка 130 РЛИ в год. В 2015 году получено и обработано 287 изображений. Результаты спутникового мониторинга свидетельствовали, что основным местом сброса нефтесодержащих вод с танкеров были зоны на границах секторов России, Турции и Украины2.
Таким образом, с использованием спутниковых технологий на условиях взаимодействия причерноморских стран под эгидой ФГБУ «АМП Черного моря» сформирована действующая региональная система мониторинга нелегальных сбросов с судов восточной части Черного моря.
Применение космической съемки оказалось востребованным и для решения других задач, а именно: контроля ледовой обстановки в Азовском море и Керченском проливе, оценки чрезвычайных ситуаций, обусловленных ураганными ветрами, наводнениями и др. (рис. 6-7).
Рис. 6. Контроль ледовой обстановки в Азовском море (полностью покрыто льдом) и в Керченском проливе (частично подо льдом).
Рис. 7. Контроль загрязнений нефтепродуктами в Новороссийской бухте после катастрофических ливней в регионе. 06.07.2012 г.
Дальнейшее развитие метода требует совершенствования нормативной базы обоснования применения санкций в отношении виновников загрязнения моря. Требует решения также вопрос финансирования затрат на реализацию программы дистанционного зондирования морских акваторий, размер которых в зависимости от частоты съемки составляет порядка 4-10 млн рублей в год.
1. Сайт EMSA: http://www.emsa.europa.eu/csn-menu/csn-service.html
2. Ivanov A., Kucheiko А. Main results of satellite monitoring of oil spills in the Black Sea / Международный научный форум CIESM-2014, 1-3 декабря 2014, Сочи, Россия.
Морские порты №1 (2016)