Гидро-климатические условия на космических снимках

| Категория реферата: Рефераты по авиации и космонавтике
| Теги реферата: план реферата, шпаргалки ответы
| Добавил(а) на сайт: Mysljaev.

[pic]
[pic]

Оптимальные сроки дистанционной съемки крупных, особенно зарегулированных рек, могут не совпадать со сроками съемки рек местного стока. В этих случаях целесообразна дополнительная съемка по маршрутам вдоль крупных рек.
Возможно также использование материалов ранее выполненных аэрокосмических съемок, удовлетворяющих поставленным требованиям. Этот вариант более экономичный, так как космические съемки ведутся несколько раз в год, а плановые деформации русел рек за 1—2 года в большинстве случаев не превышают графическую точность даже крупномасштабных карт. При дистанционной съемке половодий и паводков на реках необходима оперативная информация территориальных управлений по гидрометеорологии, поскольку время их наступления и максимального развития находится в зависимости от гидрометеорологических условий конкретного года.

Годовой ход уровня воды озер в целом повторяет ход уровня воды рек.
Поэтому сроки их аэрокосмической съемки практически совпадают.

Водохранилища, за исключением мелких, наносятся на топографическую карту при нормальном подпорном уровне воды. Аэрокосмическая съемка их должна выполняться после наполнения, что для большинства крупных водохранилищ
Сибири отмечается в сентябре (Новосибирское водохранилище — в июле, Усть-
Илимское — в августе). Уровни воды, близкие к НПУ, держатся практически до появления ледовых явлений. Как и для рек, для водохранилищ можно обозначить допустимые пределы высоты уровня воды во время дистанционной съемки. Такой интервал ?А зависит от величины проектной сработки водохранилища А и вычисляется по формуле

?Авдхр=НПУ±0,1А.
Для отображения сезонной динамики береговой линии целесообразно наносить на карту положение уреза воды и при сработке водохранилищ. Поэтому дистанционная съемка их должна производиться в два срока, т. е. дополнительно еще весной, сразу после очищения воды ото льда. Для водохранилищ юга Сибири, это время обычно наступает в конце апреля-начале мая, для северных водохранилищ-во второй половине июня или в начале июля.

Дешифрирование вод на аэрокосмических фотоснимках

В связи с развитием дистанционных исследований методика тематического дешифрирования снимков быстро наполняется новым содержанием. Двигателем этого прогресса является практическая необходимость значительного расширения круга изучаемых природоведческих проблем (ресурсного, динамического, прогнозного и других направлений), а также внедрение автоматизированных систем обработки дистанционной информации, что требует более глубокого учета географических закономерностей и взаимосвязей между компонентами природной среды. Новые подходы, базирующиеся на комплексной интерпретации мелкомасштабных снимков, особенно заметны в космическом землеведении.

С уменьшением масштаба на снимке теряются многие детали изображения природной среды, но в результате «космической» (спектральной, геометрической и тематической) генерализации на нем «проявляется» новая информация. Например, за счет более высокой степени визуализации крупных полей с различной оптической плотностью надежно дешифрируются линеаменты, кольцевые структуры, морские течения и другие природные объекты и явления.
С другой стороны, потеря деталей привела к необходимости более глубокого учета взаимосвязей между составляющими природных комплексов (выявления косвенных, ландшафтных признаков дешифрирования), что в свою очередь значительно повысило достоверность результатов.

Известно, что объем регистрируемой на снимке информации во многом зависит от спектрального диапазона съемки. При съемке в видимом диапазоне электромагнитных волн (0,4—0,8 мкм) определяющее значение имеет интегральная яркость объекта, а при съемке в узком диапазоне — спектральная.

Природные тела (вода, растительность, горные породы и др.) характеризуются различной отражательной способностью, которая дифференцируется также для фиксированных длин электромагнитных воли.
Эксперименты показали, что, несмотря на влияние на яркостные характеристики местности внешних факторов (высоты солнца, прозрачности атмосферы и др.), выделяются длины электромагнитных волн, в которых та или иная группа объектов регистрируется на снимке более контрастно.

На графике видно, что, например, для целей гидрологического дешифрования повышенной информативностью обладают снимки, полученные в диапазоне 0,6—0,8 мкм. В этом случае водная поверхность резко «вычленяется» на фоне изображения других природных образований. Появляется широкая возможность автоматизированного распознавания объектов посредством математической формализации процесса дешифрирования и использования современных систем цифровой обработки изображений.

Методика топографического и тематического специального' дешифрирования природных объектов и явлений на дистанционных снимках базируется на общих принципах, изложенных в ряде работ.

При топографическом картографировании главное внимание уделяется отображению внешних очертаний объектов местности, показу их взаимного расположения и раскрытию внутренних свойств. Эти так называемые топографические объекты местности определяют главное содержание карт соответствующих масштабов и назначения (использование в народном хозяйстве, в Вооруженных Силах, при решении задач научно-исследовательского характера и др.).

Основное содержание тематических карт, в частности карт природы, представляет отображение того или иного элемента или явления (элементов или явлений) физико-географической среды — вод, растительного покрова, почв, ландшафтов и т. д. Некоторые карты могут содержать узкую специальную информацию: мутность вод, норма стока, корневые гнили леса и др. При тематической интерпретации аэрокосмических снимков широко используется ландшафтный метод дешифрирования.

Набор современных средств и методов изучения природной среды с использованием дистанционной информации очень широк. Он включает применение самолетных и космических съемок, привлечение картографических, справочно- географических, литературных и фондовых источников, проведение полевых работ. Многие авторы отмечают большие преимущества космических материалов при создании серий взаимосвязанных тематических карт, т. е. при реализации комплексного изучения и картографирования природных условий и ресурсов. Все это относится и к дистанционному исследованию вод.

Гидрологический анализ аэрокосмических снимков предполагает знание не только прямых (видимых) признаков дешифрирования, но и учет существующих в природных комплексах взаимосвязей и взаимозависимостей, как на региональном, так и на глобальном уровнях. Устанавливаемые в полевых условиях гидрологические дешифровочные признаки целесообразно систематизировать в виде аэрокосмофотоэталонов, которые в оптимальном варианте должны представлять собой наборы разномасштабных, разновременных и разнотипных снимков с отдешифрированными на них гидрологическими элементами и комплексами природной среды, характеризующими сущность и динамику происходящих гидрологических процессов. При этом необходимо устанавливать технические и природные параметры съемки, которым соответствует ландшафтно- гидрологическая интерпретация эталонного фотоизображения. В данных условиях основные количественные и качественные характеристики вод, снятые с эталонов, можно экстраполировать в границах ландшафта определенного ранга.

Распознавание открытых водных поверхностей, снега и льда на материалах аэрокосмической съемки производят в основном по прямым признакам дешифрирования. Снимки, полученные в видимой области электромагнитного спектра, весьма информативны для дешифрирования речной и озерной сети, заснеженности территории, ледовой обстановки, что объясняется значительной вариацией спектральных коэффициентов яркости указанных объектов — от 0,1 для чистых и глубоких водных масс в спокойном состоянии до 0,9 для свежевыпавшего снега. Главными дешифровочными признаками поверхностных вод являются: ровный фототон и специфическая монотонная или выразительная структура изображения воды, снега и льда; извилистость непрерывно линейно вытянутого рисунка рек; овальная форма озер и приуроченность водотоков и водоемов к пониженным элементам рельефа.

По темному фототону и вытянутой форме уверенно распознаются реки шириной до 0,05—0,07 мм в масштабе снимка, что соответствует его разрешающей способности 10/15 линий/мм. Меньше указанного предела реку на снимке обычно не видно. При этом большое значение имеют факторы, обусловливающие резкость и градационную характеристику фотографического материала: внешние условия съемки, структура эмульсионного слоя и режим фотографической обработки, от которых во многом зависит информационная емкость снимка. Как показали исследования, проведенные в ЦНИИГАиК, дешифрируемость цветных снимков на
15—30% выше соответствующего показателя черно-белых панхроматических изображений.

Таким образом, на наиболее распространенных среднемасштабных (1:200000) и мелкомасштабных (1:1000000) космических снимках по прямым признакам надежно распознаются относительно крупные реки. Озера дешифрируются, когда становится различимой их форма. Но при большом скоплении озер иногда удается опознать даже очень мелкие из них, которые изображаются на снимке в виде небольших точек. Поэтому при дешифрировании поверхностных вод косвенные признаки имеют особое значение.

Если прямые признаки дешифрирования на разномасштабных снимках относительно стабильны в любых ландшафтах, то косвенные признаки следует отнести к категории мобильных, потому что они способны варьировать в очень широких пределах при изменении масштаба съемки, а также в значительной степени зависеть от природных условий. Так, фототон водной поверхности и конфигурацию рек, каналов, озер и водохранилищ можно считать одинаковыми как в лесной, так и в степной или тундровой зонах. Однако увлажненные выше фонового уровня территории индицируются в лесной зоне по угнетенной растительности, а в степной, наоборот, по буйной растительности. Примеры такого рода очень многочисленны, так как косвенные (ландшафтные) признаки могут быть весьма «тонкими» и иметь локальный характер. Рассмотрим основные признаки дешифрирования поверхностных вод на конкретном материале.

Спутниковые съемки содержат обширную информацию о снежном покрове, которая необходима для оценки влагозапасов, объема и режима поступления талой воды в речную сеть. При использовании многократных съемок в видимом
(0,4—0,8 мкм), ближнем инфракрасном (ИК) (0,7—1,3 мкм) и тепловом ИК (8—12 мкм) спектральных диапазонах можно определять степень заснеженности водосборов, высотное положение заснеженных участков, продолжительность залегания:

снега по высотным поясам, его глубину и плотность. На космических снимках четко фиксируется площадь тающего снега. На белом фоне снежного покрова уверенно дешифрируются верхние звенья речной сети, так как обильно пропитанный водой снег по тальевгам выделяется более темными узкими полосами. После схода снега эту ин формацию об истоках получить уже невозможно.

Космическая съемка очень эффективна для изучения сов ременного и древнего оледенения. При фотографировании горных районов с космических орбит уменьшаются плановые искажения, которые достигают больших значений на материалах аэрофотосъемки. Даже на мелкомасштабных дистанционных материалах хорошо просматриваются тело ледника, троговые долины и морены. Имеется опыт реконструкции древнего оледенения и конкретизации параметров четвертичных ледников в максимальную фазу их развития.

Белый тон фотоизображения льда является основным дешифровочным признаком наледей. Кроме прямых признаков (тона, структуры и формы) при распознавании наледей подземных вод учитывается ряд косвенных признаков дешифрирования: географическое положение бассейна, высотный пояс, приуроченность к определенным формам рельефа и линиям тектонических нарушений, геологическое строение территории и др. Распознавание наледных тел и наледных полян вполне' возможно на черно-белых снимках, полученных в видимом диапазоне спектра. Но наибольшей гляциологической:

информацией обладают снимки в ближней инфракрасной зоне. Они обеспечивают более высокий контраст фотоизображения открытого льда и окружающего ландшафта независимо от их физиономичных черт. На спектрозональных снимках лучше выделяются переувлажненные грунты, поэтому они предпочтительны для дешифрирования наледных полян после стаивания льда. Исследования показали, что с уменьшением масштаба снимка главнейший признак дешифрирования наледных полян — структура фотоизображения ослабевает и в качестве основного признака выступает фототон.