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会员成果速递 | 南京大学刘永学教授课题组在海上风电场遥感监测方面取得新进展
来源:南京大学新闻网 | 作者:秘书处 | 发布时间: 2020-08-09 | 36 次浏览 | 分享到:
南京大学地理与海洋科学学院刘永学教授课题组在海上风电场遥感监测方面取得重要进展
近日,南京大学地理与海洋科学学院刘永学教授课题组在海上风电场遥感监测方面取得重要进展。研究成果以Proliferation of offshore wind farms in the North Sea and surrounding waters revealed by satellite image time series为题发表于能源领域顶级期刊Renewable and Sustainable Energy Reviews(IF = 12.11)上。论文第一作者为南京大学地理与海洋科学学院博士生许文轩,通讯作者为刘永学教授。

海上风能资源已成为全球绿色、可持续发展的重要引擎。全面、详尽地掌握海上风电场的分布与状态对保障近海航行安全、维护海洋生态多样性、科学评估和管理风能利用、促进社会经济可持续发展等至关重要。然而,海上风电场的信息极少公开和共享,同时因其分布范围广,海况复杂,实地调查成本巨大。因此,如何快速、高效地动态监测海上风电场,填补信息孤岛是亟需解决的难题。

针对这一问题,刘永学教授团队以欧洲北海为研究区,提出了一种基于多源、时间序列遥感影像的视觉显著性检测框架。该框架是课题组在全球"高价值小目标"遥感监测的进一步拓展。其充分利用离岸涡轮风力发电机与周围海面在近红外波段中的对比度差异,创新发展了时空滤波技术,调查和分析海上风电场的建设动态(图1)。基于2008–2018年北海区域的5万余景光学影像(包括Landsat-5 TM, Landsat-7 ETM+, Landsat-8 OLI 和Sentinel-2 MSI)的应用与验证,表明:截至2018年7月,在北海及周边海域已建成71个海上风电场,4277台风力发电机;提取总体精度为97.98%,错误率为1.69%,遗漏率为0.33%;遥感动态监测表明北海及周边海域海上风电场在2008–2018年的年均增长率达到了22.99%(图2)。基于所获取的时空明晰的海上风电场清单,结合长期的高分辨率海面风场再分析数据(CCMP),研究还评价了北海区域海上风能资源当前的利用效率与未来的利用潜力。进一步地,作者将该方法应用于全球尺度,建成了全球首套海上风电场产品集(图3)。该数据集显示我国海上风能资源利用发展迅速,全球占比~19%。

图1 基于视觉显著性与时间序列影像的海上风电场遥感监测框架




图2 北海及周边海域海上风电场的扩展(2008~2018年)




图3 全球海上风电场产品集


该研究展示了多源时序遥感影像在大范围、高价值、小目标监测方面的潜力和优势,进一步加深了对海上风电场空间格局和发展趋势的认知,为更精准的风能资源利用和新能源产业布局提供了强有力的数据支撑,对于海上航行安全和海洋环境保护等均具有重要意义。


研究得到了国家重点研发计划、江苏省高校优势学科建设项目等支持。


相关链接:
Xu, W., Liu, Y.*, Wu, W., Dong, Y., Lu, W., Liu, Y, Zhao, B., Li, H., Yang, R. (2020). Proliferation of offshore wind farms in the North Sea and surrounding waters revealed by satellite image time series. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 133, 110167. https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.110167.