Mul$-Purpose Sensing Technologies Construc$ng an Integrated - PowerPoint PPT Presentation

Mul$-­‑Purpose ¡Sensing ¡Technologies ¡– ¡Construc$ng ¡ an ¡Integrated ¡Spill ¡Response ¡Network ¡ ¡ Edward ¡Short ¡– ¡Radar ¡Products ¡Manager ¡

Pla?orms ¡and ¡Sensors ¡available ¡for ¡Oil ¡Spill ¡Detec$on ¡ ¡ Pla?orms ¡ Sensors ¡ • Satellite ¡ • Digital ¡imagery ¡ • Airborne ¡ • Radar ¡ • Shipboard ¡or ¡Vessel ¡Based ¡ • IR ¡cameras ¡ • Fixed ¡pla5orms/loca9ons ¡ • Fluoroscopes ¡ ¡ ¡

Considera$ons ¡for ¡all ¡pla?orms ¡and ¡sensors ¡ • Ability ¡to ¡detect ¡(locate) ¡and ¡confirm ¡oil ¡spill ¡ • Determine ¡area ¡of ¡oil ¡spill ¡ • Determine ¡thickness ¡of ¡oil ¡spill ¡to ¡es9mate ¡quan9ty ¡ • Possible ¡classifica9on ¡of ¡oil ¡type ¡and ¡if ¡need ¡be, ¡source ¡ ¡ • Distribu9on ¡(and ¡sharing) ¡of ¡informa9on ¡so ¡it ¡is ¡useful ¡in ¡ real ¡or ¡near ¡real-­‑9me ¡

Satellite ¡ • Newer ¡satellites ¡have ¡mul9-­‑mode ¡capabili9es ¡ • Visible ¡spectrum ¡ • Infrared ¡spectrum ¡ • Radar ¡(Synthe9c ¡Aperture ¡Radar ¡(SAR)) ¡

Satellite ¡ • Visible ¡spectrum ¡ • Good ¡base ¡map, ¡but ¡spa9al ¡and ¡temporal ¡resolu9on ¡are ¡ usually ¡poor ¡for ¡rapidly ¡changing ¡oil ¡spills ¡ ¡ ¡ • Difficult ¡to ¡discriminate ¡oil ¡from ¡background ¡due ¡to ¡similar ¡ reflec9on ¡paOerns ¡from ¡sun ¡glare ¡and ¡wind ¡sheen ¡ • Cannot ¡operate ¡at ¡night ¡because ¡ ¡ ¡ ¡ ¡they ¡are ¡passive ¡sensors ¡ ¡ ¡ ¡ • Depending ¡upon ¡temporal ¡resolu9on, ¡too ¡large ¡an ¡area ¡ means ¡difficult ¡to ¡detect ¡a ¡rapidly ¡changing ¡oil ¡spill ¡

Satellite ¡ • Infrared ¡spectrum ¡ • Best ¡used ¡to ¡detect ¡oil ¡during ¡day9me ¡ • When ¡oil ¡is ¡rela9vely ¡thin ¡it ¡absorbs ¡greater ¡ amounts ¡of ¡solar ¡radia9on ¡than ¡water, ¡thus ¡ appearing ¡warmer ¡during ¡the ¡day9me ¡ ¡ • At ¡night ¡oil ¡loses ¡energy ¡more ¡quickly ¡than ¡water, ¡ thus ¡appearing ¡cooler ¡than ¡water. ¡ ¡ ¡ • Cannot ¡usually ¡detect ¡oil ¡emulsions ¡and ¡because ¡ shoreline ¡and ¡seaweed ¡appear ¡similar, ¡can ¡provide ¡ false ¡posi9ve ¡results ¡ ¡

Satellite ¡ • Mul9-­‑mode ¡Radar ¡(e.g. ¡SAR) ¡ • Detects ¡oil ¡dampening ¡of ¡surface ¡capillary ¡waves ¡ • Operates ¡either ¡day ¡or ¡night ¡equally ¡well ¡ • Can ¡be ¡operated ¡over ¡a ¡large ¡area, ¡making ¡it ¡a ¡ good ¡first ¡detec9on ¡tool ¡

Satellite ¡ Cons ¡ Pros ¡ • Newer ¡satellites ¡have ¡mul9-­‑mode ¡ • Lack ¡of ¡con9nued ¡presence ¡ capabili9es ¡ in ¡given ¡area ¡(slow ¡revisit ¡ 9mes) ¡ • Not ¡generally ¡impacted ¡by ¡ weather ¡ • Latency ¡between ¡image ¡ capture, ¡interpreta9on ¡& ¡ • Various ¡(ac9ve) ¡modes ¡allow ¡for ¡ transmission ¡ usage ¡even ¡with ¡cloud ¡cover ¡ • Cost ¡of ¡images ¡/ ¡service ¡ • Dynamic ¡area ¡coverage ¡ • Wide ¡area ¡with ¡less ¡resolu9on ¡ • Small ¡area ¡with ¡high ¡resolu9on ¡

Satellite ¡ Two ¡detec9ons ¡from ¡same ¡pla5orm ¡source, ¡4 ¡days ¡apart ¡

Integra$ng ¡Ship ¡Based ¡Radar ¡with ¡Satellite ¡Imagery ¡ ¡ Oil ¡Spills/Slick ¡ Ice ¡coverage ¡ Target ¡Tracking ¡ Ship’s ¡radar ¡provides ¡24/7 ¡local ¡ surveillance ¡capability ¡and ¡compliments ¡ broad ¡area ¡satellite ¡surveillance ¡

AircraI ¡ ¡ Cons ¡ Pros ¡ • Mul9ple ¡airframe ¡types ¡ • Weather ¡dependent ¡upon ¡ (fixed ¡wing, ¡rotary ¡wing) ¡ ¡ pla5orm ¡used ¡ • Deployment ¡9mes ¡and ¡ ¡ • Cannot ¡stay ¡on-­‑sta9on ¡for ¡ range ¡ ¡ very ¡long ¡extended ¡periods ¡ during ¡clean-­‑up ¡opera9ons ¡ ¡ ¡ • Mul9ple ¡sensor ¡packages ¡ • camera ¡imagery ¡ • Radar ¡(SAR/SLAR) ¡ • IR/UV ¡sensor ¡

Aerostats ¡

Aerostats ¡ Pros ¡ Cons ¡ • Sensor ¡package ¡ • Wide ¡range ¡of ¡sizes, ¡can ¡ limita9ons, ¡except ¡with ¡ be ¡matched ¡to ¡need ¡ largest ¡aerostats ¡ • Persistence ¡surveillance ¡ • Weather ¡(Wind/ • Can ¡be ¡deployed ¡from ¡a ¡ temperature) ¡limits ¡ barge, ¡vessel ¡or ¡shore-­‑ line ¡ • Range ¡limita9ons ¡ • Improvements ¡in ¡ • Difficult ¡deployment ¡under ¡ deployment ¡containers ¡ harsh ¡weather ¡ • Deployed ¡Height ¡ restric9ons ¡(~500 ¡b) ¡

Unmanned ¡Aerial ¡Vehicles ¡

Unmanned ¡Aerial ¡Vehicles ¡ Pros ¡ Cons ¡ • Wide ¡range ¡of ¡sizes ¡and ¡ • Sensor ¡package ¡limita9ons, ¡ costs ¡ except ¡with ¡largest ¡aerostats ¡ • Range ¡of ¡coverage ¡can ¡be ¡ • Weather ¡(Wind/ wide ¡ temperature) ¡limits ¡ • Persistence ¡surveillance ¡ • Difficult ¡deployment ¡under ¡ possible ¡ harsh ¡weather ¡ • Mul9ple ¡sensor ¡packages ¡ • Regulatory ¡issues ¡for ¡flight ¡ possible ¡ ¡ deployment ¡ • Camera, ¡IR/UV ¡sensor, ¡radar ¡

Shipboard ¡

Shipboard ¡ Pros ¡ Cons ¡ • Extended ¡deployment ¡9mes ¡ ¡ • Not ¡ideal ¡pla5orm ¡for ¡ remote ¡sensing/surveillance ¡ • Wide ¡range ¡of ¡sea ¡and ¡weather ¡ over ¡wide ¡area ¡ condi9ons ¡ • Op9mal ¡clean-­‑up ¡pla5orm ¡ • Wide ¡range ¡of ¡sensors ¡ • X-­‑band ¡radar ¡with ¡an ¡enhanced ¡ radar ¡processor ¡connected ¡

Fixed ¡loca$ons ¡ Pros ¡ Cons ¡ • Excellent ¡around ¡areas ¡with ¡ • Placement ¡of ¡sensor ¡for ¡best ¡ high ¡risk ¡of ¡oil ¡spills ¡ view ¡is ¡a ¡considera9on ¡and ¡ some9mes ¡available ¡space ¡ • Refineries, ¡transshipment ¡& ¡ is ¡not ¡op9mal ¡ bunkering ¡facili9es, ¡and ¡ pla5orms ¡ • Con9nuous ¡monitoring ¡

X-­‑Band ¡Radar ¡in ¡General ¡ Pros ¡ Cons ¡ • Real-­‑9me ¡detec9on, ¡tracking ¡& ¡ • Range ¡of ¡detec9on ¡limited ¡to ¡ management ¡ approximately ¡4 ¡NM ¡ • Common ¡sensor ¡on ¡all ¡vessels ¡ • Subject ¡to ¡false ¡posi9ves ¡ and ¡most ¡pla5orms ¡ • Good ¡detec9on ¡across ¡range ¡of ¡ light, ¡weather ¡and ¡sea-­‑states ¡ • Training ¡is ¡straigh5orward ¡ • No ¡deployment ¡once ¡installed ¡ • Use ¡of ¡V-­‑pol ¡antenna ¡to ¡improve ¡ detec9on ¡in ¡low ¡sea-­‑states ¡

Oil ¡Spill ¡Detec$on ¡ ¡

Wave ¡and ¡Current ¡Integra$on ¡ • Ocean ¡current ¡direc9on ¡& ¡speed ¡ aids ¡in ¡the ¡predic9on ¡of ¡where ¡oil ¡ will ¡move ¡in ¡real-­‑9me ¡ • Wave ¡height ¡informa9on ¡for ¡ beOer ¡decision ¡during ¡equipment ¡ deployment ¡

IR ¡Camera ¡Integra$on ¡ ¡ • Integrate ¡an ¡IR ¡camera ¡for ¡target ¡iden9fica9on ¡ • Full ¡manual ¡controls ¡and ¡video ¡window ¡in ¡radar ¡applica9on ¡ • Click ¡target ¡to ¡manually ¡slew ¡camera ¡ • Automa9c ¡target ¡acquisi9on ¡ • Oil ¡ • Slew ¡to ¡detected ¡spill ¡ • Surveillance ¡ • Slew ¡to ¡target ¡entering ¡a ¡guard ¡zone ¡ • Slew ¡to ¡incoming ¡targets ¡ • Ice ¡ • Slew ¡to ¡slow ¡moving ¡targets ¡entering ¡a ¡guard ¡zone ¡ ¡

What’s ¡needed? ¡ • More ¡sensor ¡integra9on ¡ • More ¡data ¡integra9on ¡ à ¡Common ¡Opera9ng ¡Picture ¡ • BeOer ¡predic9on ¡of ¡oil ¡movement ¡ • BeOer ¡capabili9es ¡in ¡and ¡under ¡ice ¡ ¡ ¡

Data ¡integra$on ¡ à à ¡Common ¡Opera$onal ¡Picture ¡ • Coastal ¡and ¡open ¡water ¡coverage ¡(Coastal ¡and ¡ satellite ¡sensors) ¡ • Self-­‑repor9ng ¡vessels ¡(e.g. ¡AIS), ¡ ¡with ¡verifica9on ¡by ¡ satellite ¡radar ¡ • Non-­‑repor9ng ¡/ ¡uniden9fied ¡vessels ¡ • Historical ¡tracks ¡and ¡ports ¡visited ¡ • Observed ¡ship ¡info ¡– ¡size, ¡heading ¡ • Oil-­‑on-­‑Water ¡detec9on ¡ ¡ • Vessel ¡registry ¡data ¡(e.g. ¡Fairplay, ¡Janes ¡etc.) ¡