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 ¡

• Satellite ¡
• Airborne ¡
• Shipboard ¡or ¡Vessel ¡Based ¡
• Fixed ¡pla5orms/loca9ons ¡

¡ ¡ Sensors ¡

• Digital ¡imagery ¡
• Radar ¡
• IR ¡cameras ¡
• 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)) ¡

• 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 ¡

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 ¡

Pros ¡

• Newer ¡satellites ¡have ¡mul9-­‑mode ¡

capabili9es ¡

• Not ¡generally ¡impacted ¡by ¡

weather ¡

• Various ¡(ac9ve) ¡modes ¡allow ¡for ¡

usage ¡even ¡with ¡cloud ¡cover ¡

• Dynamic ¡area ¡coverage ¡
• Wide ¡area ¡with ¡less ¡resolu9on ¡
• Small ¡area ¡with ¡high ¡resolu9on ¡
• Lack ¡of ¡con9nued ¡presence ¡

in ¡given ¡area ¡(slow ¡revisit ¡ 9mes) ¡

• Latency ¡between ¡image ¡

capture, ¡interpreta9on ¡& ¡ transmission ¡

• Cost ¡of ¡images ¡/ ¡service ¡

Cons ¡

Satellite ¡

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

Integra$ng ¡Ship ¡Based ¡Radar ¡with ¡Satellite ¡Imagery ¡ ¡

Ice ¡coverage ¡ Target ¡Tracking ¡ Oil ¡Spills/Slick ¡ Ship’s ¡radar ¡provides ¡24/7 ¡local ¡ surveillance ¡capability ¡and ¡compliments ¡ broad ¡area ¡satellite ¡surveillance ¡

AircraI ¡ ¡

Pros ¡

• Mul9ple ¡airframe ¡types ¡

(fixed ¡wing, ¡rotary ¡wing) ¡ ¡

• Deployment ¡9mes ¡and ¡ ¡

range ¡ ¡

• Mul9ple ¡sensor ¡packages ¡
• camera ¡imagery ¡
• Radar ¡(SAR/SLAR) ¡
• IR/UV ¡sensor ¡

Cons ¡

• Weather ¡dependent ¡upon ¡

pla5orm ¡used ¡

• Cannot ¡stay ¡on-­‑sta9on ¡for ¡

very ¡long ¡extended ¡periods ¡ during ¡clean-­‑up ¡opera9ons ¡ ¡ ¡

Aerostats ¡

Pros ¡

• Wide ¡range ¡of ¡sizes, ¡can ¡

be ¡matched ¡to ¡need ¡

• Persistence ¡surveillance ¡
• Can ¡be ¡deployed ¡from ¡a ¡

barge, ¡vessel ¡or ¡shore-­‑ line ¡

• Improvements ¡in ¡

deployment ¡containers ¡

Cons ¡

• Sensor ¡package ¡

limita9ons, ¡except ¡with ¡ largest ¡aerostats ¡

• Weather ¡(Wind/

temperature) ¡limits ¡

• Range ¡limita9ons ¡
• Difficult ¡deployment ¡under ¡

harsh ¡weather ¡

• Deployed ¡Height ¡

restric9ons ¡(~500 ¡b) ¡

Aerostats ¡

Unmanned ¡Aerial ¡Vehicles ¡

Pros ¡

• Wide ¡range ¡of ¡sizes ¡and ¡

costs ¡

• Range ¡of ¡coverage ¡can ¡be ¡

wide ¡

• Persistence ¡surveillance ¡

possible ¡

• Mul9ple ¡sensor ¡packages ¡

possible ¡ ¡

• Camera, ¡IR/UV ¡sensor, ¡radar ¡

Cons ¡

• Sensor ¡package ¡limita9ons, ¡

except ¡with ¡largest ¡aerostats ¡

• Weather ¡(Wind/

temperature) ¡limits ¡

• Difficult ¡deployment ¡under ¡

harsh ¡weather ¡

• Regulatory ¡issues ¡for ¡flight ¡

deployment ¡

Unmanned ¡Aerial ¡Vehicles ¡

Shipboard ¡

Shipboard ¡

Pros ¡

• Extended ¡deployment ¡9mes ¡ ¡
• Wide ¡range ¡of ¡sea ¡and ¡weather ¡

condi9ons ¡

• Op9mal ¡clean-­‑up ¡pla5orm ¡
• Wide ¡range ¡of ¡sensors ¡
• X-­‑band ¡radar ¡with ¡an ¡enhanced ¡

radar ¡processor ¡connected ¡

Cons ¡

• Not ¡ideal ¡pla5orm ¡for ¡

remote ¡sensing/surveillance ¡

• ver ¡wide ¡area ¡

Fixed ¡loca$ons ¡

Pros ¡

• Excellent ¡around ¡areas ¡with ¡

high ¡risk ¡of ¡oil ¡spills ¡

• Refineries, ¡transshipment ¡& ¡

bunkering ¡facili9es, ¡and ¡ pla5orms ¡

• Con9nuous ¡monitoring ¡

Cons ¡

• Placement ¡of ¡sensor ¡for ¡best ¡

view ¡is ¡a ¡considera9on ¡and ¡ some9mes ¡available ¡space ¡ is ¡not ¡op9mal ¡

X-­‑Band ¡Radar ¡in ¡General ¡

Pros ¡

• Real-­‑9me ¡detec9on, ¡tracking ¡& ¡

management ¡

• Common ¡sensor ¡on ¡all ¡vessels ¡

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 ¡ Cons ¡

• Range ¡of ¡detec9on ¡limited ¡to ¡

approximately ¡4 ¡NM ¡

• Subject ¡to ¡false ¡posi9ves ¡

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.) ¡

Examples ¡of ¡Integrated ¡Oil ¡Spill ¡Detec$on ¡and ¡ Management ¡Systems ¡

Sea ¡Surveillance ¡Typical ¡ Architecture ¡ Raytheon ¡Typical ¡Architecture ¡

Examples ¡of ¡Integrated ¡Oil ¡Spill ¡Detec$on ¡and ¡ Management ¡Systems ¡

Hernis ¡Typical ¡Architecture ¡ Aptomar ¡TCMS ¡Architecture ¡

Closing ¡Statement ¡ Real ¡9me ¡sensing ¡and ¡data ¡availability ¡is ¡ essen9al ¡for ¡oil ¡spill ¡response ¡so ¡that ¡ resources ¡can ¡be ¡IMMEDIATELY ¡directed ¡to ¡ sensi9ve ¡areas ¡for ¡cleaning ¡and ¡ containment ¡opera9ons. ¡

THANK ¡YOU ¡ ¡ ¡ Edward ¡Short ¡ Radar ¡Products ¡Manager ¡ RuVer ¡Inc. ¡ eshort@ruVer.ca ¡ ¡+1 ¡709 ¡748 ¡7294 ¡ ¡