【摘要】：隨著全球人口與經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng),海洋油氣開(kāi)采已成為國(guó)際能源發(fā)展的重要趨勢(shì)與全球能源增長(zhǎng)的主要助力。南海是全球碳?xì)淠茉促A藏的富集區(qū),亦是我國(guó)未來(lái)重要的能源接續(xù)區(qū)。重要的油氣資源戰(zhàn)略價(jià)值促使南海成為各方矛盾和利益角逐的核心區(qū)域,是南海局勢(shì)日益緊張化、復(fù)雜化、國(guó)際化因素之一。目前,跨區(qū)域海洋油氣生產(chǎn)信息零散分布于各國(guó)(海洋)能源管理部門(mén)以及不同的海洋油氣開(kāi)發(fā)商。出于國(guó)家利益和商業(yè)機(jī)密的考慮,跨區(qū)域海洋油氣生產(chǎn)信息極少公開(kāi)共享:目前,可收集的油氣生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)源于美國(guó)能源信息署(EIA)和英國(guó)石油(BP)等機(jī)構(gòu)收集匯總的能源開(kāi)發(fā)年鑒,但這種以國(guó)家為尺度的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)很難空間細(xì)化,并反映不同油氣生產(chǎn)海域的油氣生產(chǎn)活動(dòng)的時(shí)空變化;可獲取的油氣生產(chǎn)空間數(shù)據(jù)來(lái)源于奧斯陸與巴黎協(xié)議國(guó)(OSPAR)提供的歐洲北海區(qū)域的海上設(shè)施數(shù)據(jù)庫(kù)和美國(guó)安全與環(huán)境執(zhí)法局(BSEE)公布的美國(guó)墨西哥灣區(qū)域的油氣平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。但對(duì)于海域廣闊且充滿爭(zhēng)議的南海而言,跨區(qū)域海洋油氣生產(chǎn)信息的孤島效應(yīng),導(dǎo)致南海油氣資源數(shù)據(jù)匱乏、油氣開(kāi)發(fā)過(guò)程理解欠缺,嚴(yán)重阻礙了我國(guó)海域安全管理、能源安全與海洋權(quán)益維護(hù)。遙感技術(shù)能夠克服南海抵近困難、有效數(shù)據(jù)不足的缺陷,這為南海油氣生產(chǎn)信息收集提供契機(jī)�？紤]到南海海域空間范圍廣、油氣生產(chǎn)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),單一數(shù)據(jù)源難以全面覆蓋的現(xiàn)狀,綜合多源遙感數(shù)據(jù)成為南海油氣生產(chǎn)活動(dòng)全方位監(jiān)測(cè)的重要手段。然而,利用多源遙感技術(shù)對(duì)海洋油氣生產(chǎn)活動(dòng)監(jiān)測(cè)面臨一系列難點(diǎn)與挑戰(zhàn):首先,在無(wú)/稀少地面控制點(diǎn)的區(qū)域,如何相對(duì)統(tǒng)一定位精度迥異的多源影像數(shù)據(jù)?其次,在浩瀚海洋的復(fù)雜背景下,如何精確識(shí)別目標(biāo)特征微弱的油氣平臺(tái)?再次,基于多源影像時(shí)間序列,如何深入挖掘平臺(tái)的多維狀態(tài)/屬性信息?最后,對(duì)于影像可見(jiàn)的平臺(tái),如何有效建立石油產(chǎn)量與遙感特征的關(guān)聯(lián)?針對(duì)以上海洋油氣生產(chǎn)活動(dòng)遙感監(jiān)測(cè)的難點(diǎn),研究綜合長(zhǎng)時(shí)間序列、協(xié)同低-中-高多分辨率、光學(xué)-雷達(dá)、白天-夜間在內(nèi)的多源遙感影像數(shù)據(jù)集(光學(xué)影像:1992-2011 年 Landsat-4/5 TM,1999-2013 年 Landsat-7 ETM+,2013-2016 年Landsat-8 OLI;SAR 影像:1993-1998 年 JERS-1 SAR Mosaic,2006-2011 年ALOS-1 PALSAR;夜間燈光影像:DMSP/OLS 1992-2013 年,共計(jì) 87200 余景),提出了影像時(shí)間序列策略,研發(fā)了平臺(tái)空間位置識(shí)別算法、平臺(tái)狀態(tài)/屬性提取方法以及石油產(chǎn)量遙感估算模型,開(kāi)展了海洋油氣開(kāi)發(fā)平臺(tái)“位置識(shí)別-屬性提取-產(chǎn)量估算”一體化監(jiān)測(cè)研究,分析了南海整體及其周邊各國(guó)海洋油氣資源開(kāi)發(fā)的歷史、現(xiàn)狀與趨勢(shì),支持我國(guó)海洋資源開(kāi)發(fā)和海洋權(quán)益維護(hù)。本文的主要研究結(jié)果和結(jié)論包括:(1)創(chuàng)新海洋油氣開(kāi)發(fā)平臺(tái)位置識(shí)別方法。結(jié)合有著較高定位精度的中等分辨率光學(xué)影像(如Landsat-7 ETM+、Landsat-8 OLI等)以及SAR影像(如ALOS-1 PALSAR等),基于海洋油氣開(kāi)發(fā)平臺(tái)在時(shí)間序列遙感影像中位置不變和大小不變特征,采用時(shí)序累加策略,結(jié)合順序統(tǒng)計(jì)濾波、云掩膜噪聲去除等技術(shù),提出了一種可適用于光學(xué)/雷達(dá)影像的海洋油氣開(kāi)發(fā)平臺(tái)位置識(shí)別方法。該方法解決了遙感影像中目標(biāo)小、特征微弱、虛警干擾強(qiáng)等難點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了大范圍、自動(dòng)化海洋油氣開(kāi)發(fā)平臺(tái)識(shí)別。集成各傳感器平臺(tái)識(shí)別結(jié)果,研究獲取了1992-2016年南海海洋油氣開(kāi)發(fā)平臺(tái)空間分布(共1143個(gè))。高分影像驗(yàn)證表明,南海油氣開(kāi)發(fā)平臺(tái)空間位置識(shí)別精度較高:正確率為93.5%,錯(cuò)判率僅為4.2%,漏判率僅為2.3%。(2)提出海洋油氣開(kāi)發(fā)平臺(tái)狀態(tài)/屬性提取方法。針對(duì)低定位精度中等分辨率遙感數(shù)據(jù)(如Landsat-4/5TM、JERS-1 SAR等)在無(wú)/稀少地面控制地的海域,空間定位精度迥異、難以統(tǒng)一的問(wèn)題,研究以海洋油氣開(kāi)發(fā)平臺(tái)空間位置為海域地面控制點(diǎn),進(jìn)行低定位精度遙感影像幾何精校正。在此基礎(chǔ)上,以平臺(tái)在中分時(shí)間序列下穩(wěn)定的統(tǒng)計(jì)特征結(jié)合時(shí)序模式識(shí)別、經(jīng)驗(yàn)修正函數(shù)等方法,研究提取了海洋油氣開(kāi)發(fā)平臺(tái)的工作周期、運(yùn)行狀態(tài)、大小/類型和作業(yè)水深等多維屬性信息。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,以時(shí)間序列下穩(wěn)定的統(tǒng)計(jì)特征代替單一時(shí)相特征,有效規(guī)避了平臺(tái)狀態(tài)/屬性提取的不確定性:80.5%的海洋油氣開(kāi)發(fā)平臺(tái)工作狀態(tài)判定誤差小于1年,87.5%的平臺(tái)工作狀態(tài)判定誤差小于2年;平臺(tái)大小模擬的相對(duì)誤差在30%以內(nèi),類型劃分的總體精度達(dá)89.6%,Kappa系數(shù)為0.791。(3)探索海洋油氣開(kāi)發(fā)平臺(tái)石油產(chǎn)量估算。利用不同作業(yè)方式(油氣開(kāi)發(fā)、漁業(yè)生產(chǎn)等)在夜間燈光數(shù)據(jù)中燈光亮度值和亮光穩(wěn)定性的差異,研究構(gòu)建了基于夜間燈光時(shí)空二維統(tǒng)計(jì)量的特征空間,高精度分離了海上石油生產(chǎn)對(duì)應(yīng)的夜間燈光靶區(qū),解決了夜間燈光數(shù)據(jù)中油氣火光、漁業(yè)燈光和噪聲亮光相互混淆、難以區(qū)分的難題。在此基礎(chǔ)上,研究以全球化相對(duì)定標(biāo)的夜間燈光數(shù)據(jù)為紐帶,以燈光亮度總和量化海上石油開(kāi)采強(qiáng)度,建立了北海區(qū)域海上石油產(chǎn)量估算模型,并探討模型向南海移植的可行性與不確定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,海上石油產(chǎn)量估算模型的數(shù)值范圍覆蓋0.1-2×10~5ksm~3,相關(guān)系數(shù)R2達(dá)0.946,且具有一定的區(qū)域泛化性:該模型應(yīng)用于南海整體上效果較好,誤差絕對(duì)值僅2.92%,但應(yīng)用于南海周邊各國(guó)上存在一定的偏差,誤差絕對(duì)值均值約為28.93%。(4)厘清了南海海洋油氣開(kāi)發(fā)活動(dòng)�？傮w而言,南海油氣生產(chǎn)表現(xiàn)出開(kāi)發(fā)快速化、平臺(tái)小型化、作業(yè)深�；兔芗觿』厔�(shì),表現(xiàn)在:①開(kāi)發(fā)快速化:1992-2016年海洋油氣開(kāi)發(fā)平臺(tái)數(shù)量線性增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯,從153個(gè)增長(zhǎng)至996個(gè),年均增加35個(gè),石油產(chǎn)量從1992年的0.383×10~5 ksm~3增至2013年的1.066×10~5ksm~3。②平臺(tái)小型化:1992-2016年小型平臺(tái)(面積小于1600 m~2)所占比例從37.2%攀升至63.5%,海洋油氣開(kāi)發(fā)平臺(tái)均值大小由6852 m~2銳減至2930 m~2。③作業(yè)深�；�:1992-2016年海洋油氣開(kāi)發(fā)平臺(tái)離岸距離均值從1992年的71.9 km上升到2016年的101.5 km,作業(yè)水深均值由42.6 m增加到59.1 m,最大作業(yè)深度則由122 m激增至1471 m。④矛盾加劇化:南海爭(zhēng)議區(qū)1992-2016年的海洋油氣開(kāi)發(fā)平臺(tái)數(shù)量由1個(gè)增至89個(gè)呈加速增長(zhǎng)趨勢(shì),年均增長(zhǎng)率由2005年前的1.1個(gè)增至2005年后的7.2個(gè),至2013年年際石油產(chǎn)量可達(dá)5475 ksm~3。綜上,論文提出了基于長(zhǎng)時(shí)間序列、多源遙感影像的海洋油氣開(kāi)發(fā)活動(dòng)分析方法,突破了海洋油氣開(kāi)發(fā)監(jiān)測(cè)的空間配準(zhǔn)難、位置識(shí)別難、屬性獲取難和產(chǎn)量估算難等難題,建立了南海海域全覆蓋(包括泰國(guó)灣)的海洋油氣開(kāi)發(fā)平臺(tái)的時(shí)空數(shù)據(jù)集,厘清了南海周邊各國(guó)海上油氣資源開(kāi)發(fā)的空間擴(kuò)張和非法開(kāi)采情況,為我國(guó)南海能源開(kāi)發(fā),海域安全管理、主權(quán)維護(hù)等提供了技術(shù)支持和決策支撐。
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博士學(xué)位論文邐第１章緒論逡逑九段線內(nèi)公然以國(guó)際招標(biāo)和合作的方式，，吸引眾多國(guó)際石油公司投資油氣資源的逡逑勘探開(kāi)發(fā)（張荷霞等，２０１３）。目前，僅越南單方面劃出的石油招標(biāo)區(qū)塊己達(dá)２１５逡逑個(gè)，甚至覆蓋了我國(guó)西沙、南沙海域，嚴(yán)重影響了我國(guó)的能源安全戰(zhàn)略格局，侵逡逑犯了我國(guó)海洋權(quán)益（陳潔等，２００７）。逡逑

大房ｈｆ士學(xué)位論文邐第Ｉ章緒論逡逑洲北海的油氣生產(chǎn)數(shù)據(jù)構(gòu)建海上石油產(chǎn)量估算模型，然后嘗試將其應(yīng)用到南海逡逑海洋石油產(chǎn)量變化分析中，進(jìn)一步探討模型移植的可能性與不確定性。逡逑
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TE53

【參考文獻(xiàn)】

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1 李強(qiáng);蘇奮振;王雯s

本文編號(hào)：2671734