» » Дистанционные методы тектонического районирования

Дистанционные методы тектонического районирования

Дистанционные методы тектонических исследований становятся все более разнообразными. Наряду с аэрофотоснимками все шире применяются космоснимки. Эти фотоизображения анализируются в разных частотных диапазонах (многозональные и спектрозональные съемки). В невидимом диапазоне электромагнитного спектра осуществляют радарную (радиотепловую и радиолокационную), ультрафиолетовую и инфракрасную съемки. Разработана спектрометрическая съемка, основанная на различии спектральных коэффициентов отражения геологических объектов.
Наиболее распространенными методами обычно считаются: фотографические, телевизионные, сканерные, тепло физические и радиолокационные. По всем этим методам существует обширная литература. В определенном смысле дистанционными являются структурно-геоморфологические исследования, опирающиеся на анализ топографических материалов. Это же можно сказать о рассмотренном выше космогеодезическом направлении, позволяющем совершенствовать режимные измерения вертикальных и горизонтальных тектонических движений, в том числе разрывных смещений. Все больше используется разнообразных геофизических методов (дистанционное частотное зондирование, электромагнитное профилирование, методы вызванной поляризации, радиокип, магнитометрические, гаммаспектрографические и другие исследования).
Очевидно, что любой более или менее полный обзор современных методов дистанционного зондирования может составить предмет самостоятельного монографического исследования. И такое исследование будет всякий раз оставаться неполным как из-за постоянного появления новых дистанционных методов, так и из-за расширения диапазона применения уже известных. Тем более невозможно кратко рассмотреть современную приборную базу дистанционных методов. Поэтому в данной работе целесообразно кратко остановиться лишь на некоторых принципиальных положениях по применению основных методических направлений и на принципиальных подходах к их использованию применительно именно к задачам инженерной геотектоники.
Разные методы имеют свои преимущества и варианты. Аэро- и космоснимки в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах длин волн осуществляются с помощью фотографических, телевизионных и оптико-электроннных сканирующих систем. Съемки в тепловой инфракрасной области спектра не зависят от освещения и могут производиться ночью. Съемки в СВЧ-диапазоне, хотя и обладают невысокой разрешающей способностью, но характеризуются высокой чувствительностью к характеристикам снимаемой поверхности и содержанию влаги в почве.
Определенным преимуществом сканерных методов является возможность тиражирования результатов, как в аналоговом, так и в числовом виде. В результате достигается более высокая контрастность изображений и их дешифрируемость по сравнению со спектрозональными, узкоканальными черно-белыми, панхроматическими и цветными фотоизображениями.
Принципиально новые возможности дает применение радарных систем (например, системы бокового обзора), работающих в микроволновом диапазоне электромагнитного излучения и позволяющих получать результаты в виде радарного снимка или магнитной записи. Подобные съемки всепогодны, проводятся в любое время суток, т.е. при невозможности аэрофото- и сканерных съемок. Радарные изображения преувеличивают реальную контрастность рельефа, что в ряде случаев способствует дешифрированию тектонических структур и геоморфологических элементов.
В последнее время получает распространение радиолокационное зондирование (РСА-съемка), основанное на регистрации контрастов отражения радиоволн (1-100 см) природными объектами (для методических разработок использовались материалы космической станции “Алмаз-1”, оснащенной локатором бокового обзора с синтезированной апертурой). Эта съемка имеет высокое пространственное разрешение (в плане 10-15 м, по высоте около 30 м) при полосе обзора 40 км и обеспечивает возможность стереоскопического дешифрирования. РСА-съемку можно вести в любое время суток и при любой погоде. Как показали методические исследования, система обладает уникальной чувствительностью к неровностям поверхности (изменение уклонов, неровности микрорельефа в лесу и т.п.), участкам вулканической активности и выходов термальных вод. Информация передается в цифровой форме по радиоканалам и может быть представлена в виде снимков различных масштабов (1:200 000, 1:100 000, с возможностью увеличения до 1:25 000) и разных зон спектра. Так, в зоне 510-600 нм ярче проявляются объекты шельфовых мелководий и прибрежной полосы, в зоне 700-850 нм — водные объекты (гидросеть, озера, пруды). Зона 600-700 нм обладает наилучшими частотно-контрастными характеристиками и рекомендуется в качестве основы для комплексного дешифрирования. Цветная спектрозональная съемка превосходит чернобелую, в отношении дешифрирования гидрографических объектов. Считается, что комплексное использование черно-белых космических и аэрофотоснимков обеспечивает возможность детализации изображения, достаточной для исследований на всех стадиях изысканий (от предпроектной до рабочей документации).
Для радиолокационных исследований наиболее благоприятен зимний сезон, когда влияние растительности минимально. Это позволяет получать новый фактический материал в традиционно камеральный период работ.
Для проведения тепловой аэросъемки оптимальна устойчивая безоблачная погода с наименьшим количеством осадков и достаточным прогревом земной поверхности. Для съемки объектов с аномальным нагревом предпочтительно ночное время, особенно утренних и вечерних сумерек. Для объектов с различной тепловой инерцией оптимально близполуденное время в солнечные дни, когда максимальны различия в температуре объектов съемки с высокой эффективной тепловой инерцией. При использовании топографического эффекта как фактора, облегчающего дешифрирование на тепловых аэроснимках рельефа (индикатора геологического строения) благоприятны условия низкого расположения Солнца (до захода и после восхода), когда проявляются детали микрорельефа с небольшими относительными превышениями. При больших относительных превышениях во избежание образования обширных “температурных теней” эффективнее близполуденное время и мелкие масштабы аэросъемки. Для выявления тектонических структур тепловую аэросъемку лучше проводить в первой половине ночи, через 1-2 часа после захода Солнца. В это время максимальную выраженность на тепловых аэроснимках имеет растительный покров, часто фиксирующий разрывные нарушения.
Каждый из масштабов КС и АФС решает определенный круг задач, поэтому необходимо их комплексное использование в сочетании с камеральным анализом имеющихся геологических материалов по району работ.
При последовательном переходе от мелких масштабов к более крупным сплошное дешифрирование заменяется выборочным, выполняемым с большей детальностью на ключевых участках, представляющих интерес для решаемой задачи.
Теоретической основой дешифрирования материалов космических и аэросъемок является ландшафтно-индикационный анализ, базирующийся на корреляционных связях между скрытыми от непосредственного наблюдения геологическими телами, явлениями, процессами и получающими отображение на снимках внешними особенностями ландшафта. Все виды дешифрирования опираются на единую методическую основу, в частности, на использование дешифровочных признаков и ландшафтных индикаторов.
В современной практике сложились три подхода к дешифрированию: контрастноаналоговый, ландшафтно-индикационный и комплексный.
Первый подход включает площадной анализ дешифровочных признаков (фототона, рисунка, структуры), частично форм рельефа и их взаимоотношений, определяющих обобщенный образ объекта. При этом широко используется принцип аналогии.
Второй подход основан на изучении природно-территориальных комплексов (ПТК) всех рангов и использовании их в качестве индикаторов геологических объектов. Он базируется на представлениях о единстве природной среды и взаимосвязях между всеми ее компонентами.
Наиболее эффективным является комплексный подход, включающий раздельное дешифрирование по признакам и геоиндикаторам с последующим объединением результатов, оптимальным для содержательной индикации.
Опыт показывает, что операция дешифрирования в значительной степени является субъективной. Поэтому для повышения объективности результатов желательно независимое дешифрирование ключевых участков, по крайней мере, двумя дешифровщиками.
Количество информации, получаемой со снимка, может быть существенно увеличено за счет стереофотограмметрических измерений. Существует ряд способов повышения качества и достоверности аэрокосмической информации: использование разносезонных и разноразрешающих фотоматериалов, их синтезирование, различные методы преобразования видеоинформации (оптические, фотографические, электронные). Применяется специальная аппаратура для многократного увеличения снимков, синтезирования и квантования многозональных изображений и другие современные технические средства, сопряженные с устройством ввода и вывода информации в ЭВМ.
Сравнение различных вариантов сочетания черно-белых, цветных спектрозональных съемок, разных каналов многозональных съемок с получением синтезированных изображений позволило сделать ряд выводов:
1) не существует единственного варианта, обеспечивающего решение всех задач дешифрирования разнообразных объектов;
2) обычно экспериментально выбираются 3-4 варианта синтеза, максимально разнесенных в диапазоне спектра и сходных по качеству для решения поставленной задачи;
3) необходим наземный контроль и использование материалов исследований и изысканий прошлых лет.
Рекомендуется автоматизированное дешифрирование разномасштабных материалов различных видов космической съемки и реализация в интерактивном режиме процедуры районирования с применением ГИС-технологий. Динамика процессов исследуется с использованием разновременных съемок. При разных технологиях дешифрирования путем совмещения разновременных снимков (или результатов их дешифрирования) можно проследить развитие не только природных процессов, но и изменения окружающей среды, вызванные строительством сооружений. Технология последовательного дешифрирования в интерактивном режиме с выдачей прогнозных динамических моделей на основе использования геоинформационных систем (ГИС) свидетельствует о том, что наиболее эффективно использование ГИС-технологий при изысканиях для строительства крупных промышленных объектов, линейных сооружений большой протяженности, обустройства нефтяных и газовых месторождений, разработки градостроительной документации, организации разных видов мониторинга.
Следует иметь в виду, что окончательная интерпретация любой аэрокосмической информации возможна только на основе рационального комплексирования аэрокосмических методов с наземными геолого-геофизическими исследованиями. Результаты дешифрирования служат основой для планирования наземных полевых работ.
Особое значение имеет привлечение дистанционных методов к инженерногеологическим изысканиям, которые осуществляются, как правило, в масштабах 1:25 000 и крупнее. Только при опережающих обычные изыскания исследованиях на территориях перспективного хозяйственного освоения и при линейных изысканиях, связанных с весьма протяженными объектами (трубопроводы, теплотрассы, водоводы, разнообразные дороги и т.п.), возможны изыскания в средних масштабах (обычно 1:200 000 и крупнее).
Указанное ограничение масштабов существенно сужает крут изучаемых тектонических структур и используемых аэрокосмических материалов, доступных в настоящее время изыскателям. Применительно к задачам инженерных изысканий ограничены и задачи дешифрирования при тектонических исследованиях. Главными являются следующие три:
1) выявление преимущественно локальных новейших и более древних тектонических структур, обусловливающих основные черты рельефа и площадного распределения литологически различающихся и разновозрастных толщ, важное для инженерно-геологического районирования разных масштабов;
2) изучение строения разрывных зон на участках инженерно-геологических изысканий;
3) выявление активизированных структур и зон с современными смещениями земной поверхности, опасных для инженерных сооружений. Такие смещения характерны преимущественно для разрывов, но не исключены и для крупных флексур.

title-icon Подобные новости