SYSTEM GIS CZASU RZECZYWISTEGO DO ZADALNEGO MONITOROWANIA ZANIECZYSZCZEŃ I INNYCH KOMPONENTÓW ŚRODOWISKA MORSKIEGO

ZANIECZYSZCZENIA W ŚRODOWISKU MORSKIM Źródła zanieczyszczeń Substancje zanieczyszczające Przykłady skupisk zanieczyszczeń ścieki przemysłowe eksploatacja statków i portów katastrofy morskie substancje ropopochodne metale ciężkie chemikalia substancje organiczne sole materiały radioaktywne plamy ropy naftowej skupiska ścieków materiały niesione przez rzeki efekty prac głębinowych

METODY DETEKCJI I LOKALIZACJI ZANIECZYSZCZEŃ W MORZU Bezpośrednie pobieranie i analiza próbek Zdalny monitoring (zdjęcia lotnicze i obrazy satelitarne) - zakres widzialny - zakres podczerwieni - zakres nadfioletu - fluorescensory laserowe - zakres mikrofal (radary, radiometry) Metody hydroakustyczne - pomiar siły rozpraszania wstecznego - pomiary prądów morskich za pomocą ADCP

Obraz plamy ropy naftowej w nadfiolecie Obraz w podczerwieni z widoczną plamą ropy naftowej na rzece Schuylkill (Pensylwania, USA) Obraz plamy ropy naftowej w nadfiolecie

Akustyczne wizualizacje materiału pochodzącego z prac głębinowych w przybrzeżnych wodach oceanu w pobliżu portu w Miami, USA

KONCEPCJA SYSTEMU SENSORÓW DO LOKALIZACJI ZANIECZYSZCZEŃ W MORZU

CECHY I FUNKCJE SYSTEMU Integracja danych z różnych źródeł i prezentacja ich w czasie niemalże rzeczywistym w formie map 2-wymiarowych oraz widoków 3-wymiarowych Podstawowe narzędzia do obsługi widoków map, jak zmiana skali i wybór przedstawianego obszaru Warstwowy charakter przetwarzanych i obrazowanych danych: warstwa linie brzegowych, izobat, portów, skupisk zanieczyszczeń itp. Różne formy prezentacji danych: mapy, przekroje pionowe, echogramy, wykresy, ... Zdalny dostęp do wszystkich funkcji poprzez sieć Internet Algorytm przewidywania zmiany położenia skupisk zanieczyszczeń Procedury geoprzetwarzania i analiz przestrzennych

ARCHITEKTURA SYSTEMU - WERSJA 1

GŁÓWNY EKRAN SYSTEMU - WERSJA 1

KONCEPCJA SYSTEMU – wersja 2

ARCHITEKTURA SYSTEMU – wersja 2

ORGANIZACJA PRACY SERWERA DANYCH PRZESTRZENNYCH

GŁÓWNE PROCESY ZWIĄZANE Z RUCHEM I ROZKŁADEM PLAMY ROPY W WODZIE parowanie rozszerzanie adwekcja rozszerzanie rozpuszczanie rozpraszanie dno

PREDYKCJA RUCHU PLAMY ROPY NAFTOWEJ Tryb 1: Na podstawie równania adwekcji v - prędkość adwekcji plamy, vw - prędkość wiatru, w - współczynnik redukcji prędkości wiatru – stosunek prędkości ruchu cząstek na powierzchni wody z powodu wiatru, do prędkości samego wiatru (typowo 3%), vc - prędkość prądu morskiego, c - współczynnik redukcji prędkości prądu morskiego (typowo 100%). Tryb 2: Ekstrapolacja wielomianowa na podstawie znanej sekwencji położeń z przeszłości

PREDYKCJA KSZTAŁTU PLAMY STANY ZMIERZONE STANY INTERPOLOWANE STAN PRZEIWDYWANY

WIZUALIZACJA RUCHU I ROZPRZESTRZENIANIA SIĘ PLAMY ROPY NAFTOWEJ W POŁUDNIOWYM BAŁTYKU Trójwymiarowy system modelowania CAROCS (Computer Aided Rescue and Oil Combating System, Instytut Morski w Gdańsku, od 1997) Scenariusz: rzeczywista plama ropy naftowej, zaobserwowana na zdjęciu lotniczym w czerwcu 2003 r., najprawdopodobniej pochodząca ze statku Fu Shan Hai, który zatonął po kolizji 31 maja 2003 r. w pobliżu Bornholmu Procesy uwzględniane w modelowaniu: ·        adwekcja plamy w wyniku działania prądów morskich i wiatru, ·        falowanie, ·        pozioma i pionowa dyfuzja cząstek plamy, ·        parowanie i rozkład substancji plamy. Użycie wyników z hydrodynamicznego modelu Morza Bałtyckiego HIROMB oraz z modelu falowania WAM4 jako danych wejściowych Rozdzielczość przestrzenna: 3 NM Rozdzielczość czasowa: 1 godzina

WIZUALIZACJA MODELOWANEJ PLAMY ROPY NAFTOWEJ JAKO ZBIORU DYSKRETNYCH PUNKTÓW

WIZUALIZACJA TRÓJWYMIAROWA Z WYKORZYSTANIEM VRML

SEKWENCJA WYNIKÓW MODELOWANIA dla 90-tej, 150-tej i 200-nej godziny od początku scenariusza, wraz z 50-kilometrowym buforem przestrzennym wokół plamy i zaznaczeniem odcinków wybrzeża znajdujących się wewnątrz niego

Wyniki dla 90., 150. i 200. godziny od początku scenariusza WIZUALIZACJA TRÓJWYMIAROWA SYMULOWANEGO ROZPRZESTRZENIANIA SIĘ PLAMY ROPY NAFTOWEJ Wyniki dla 90., 150. i 200. godziny od początku scenariusza

INNE RODZAJE DANYCH I WIZUALIZACJI W SYSTEMIE Profile wgłębne zasolenia i temperatury

INNE RODZAJE DANYCH I WIZUALIZACJI W SYSTEMIE Echogramy

MAPA RYZYKA ZANIECZYSZCZEŃ SUBSTANCJAMI ROPOPOCHODNYMI DLA POŁUDNIOWEGO BAŁTYKU Procedura oceny ryzyka: 1) estymacja prawdopodobieństwa wystąpienia plamy na podstawie informacji o rozkładzie natężenia ruchu statków, ich typów, prawdopodobieństwa kolizji itp., 2) założenie pojawienia się plam ropy we wszystkich węzłach modelu HIROMB, z liczbą cząstek proporcjonalną do prawdopodobieństwa rzeczywistego wystąpienia plamy w tym miejscu, 3) obliczenie rozkładu ropy w analizowanym obszarze z uwzględnieniem jej rozprzestrzeniania się

MAPA RYZYKA ZANIECZYSZCZEŃ SUBSTANCJAMI ROPOPOCHODNYMI DLA POŁUDNIOWEGO BAŁTYKU

KIERUNKI MODYFIKACJI I DALSZEJ ROZBUDOWY SYSTEMU integracja danych pochodzących z większej ilości sensorów: - dane o lokalizacji i kształcie plam (zdjęcia i pomiary bezpośrednie), - akustyczne przekroje pionowe toni wodnej - dane z pomiarów STD poprawa wydajności działania, szczególnie w przypadku jednoczesnej pracy wielu użytkowników, rozbudowa procedur geoprzetwarzania i analiz przestrzennych