Использование аэрокосмических методов и снимков в гидрологии и океанологии

 

 

Контрольная работа

по дисциплине "Аэрокосмические методы  исследований"

на тему: "Использование аэрокосмических методов и снимков в гидрологии и океанологии"

 

 

 

 

 

Использование аэрокосмических методов и снимков  в гидрологии и океанологии

Данные дистанционного зондирования – данные о поверхности Земли, объектах, расположенных на ней или в ее недрах, полученные в процессе съемок любыми неконтактными, т.е. дистанционными методами.

К ДДЗ относят  данные, полученные с помощью съемочной  аппаратуры наземного, воздушного или космического базирования, позволяющей получать изображения в одном или нескольких участках электромагнитного спектра. Характеристики такого изображения зависят от многих природных условий и технических факторов. К природным условиям относятся сезон съемки, освещенность снимаемой поверхности, состояние атмосферы и т.д. К основным техническим факторам - тип платформы, несущей съемочную аппаратуру, тип сенсора; метод управления процессом съемки; ориентация оптической оси съемочного аппарата; метод получения изображения.

Для анализа  данных дистанционного зондирования наиболее удобны географические информационные системы (ГИС), позволяющие эффективно работать с пространственно-распределенной информацией (картами, планами, аэрокосмическими изображениями, схемами в сочетании с текстом, таблицами и др.). С данными такого рода приходится иметь дело практически в любой сфере деятельности. Это может быть карта природных ресурсов, результаты экологического мониторинга территории, атлас земельного кадастра, план городских кварталов, схема движения транспорта и др.. ГИС позволяет накапливать, интегрировать и анализировать информацию, оперативно находить нужные сведения и отображать их в удобной для использования форме, оценивать геометрические характеристики объектов.

Большую часть  данных дистанционного зондирования составляют снимки, которые дают возможность  получения сведений об объекте в  виде изображений в цифровой (данные, передаваемые на наземную станцию по радиоканалам или фиксируемые на борту на магнитных носителях) или аналоговой (фотографии) формах.

В качестве одного из важных источников информации для  практической гидрологии дистанционное  зондирование Земли стала широко применяться лет 15-20 тому назад.

При гидрологических  исследованиях материалы космических съемок применяются для решения трех основных групп задач:

• изучение региональных закономерностей распространения подземных вод;
• изучение условий формирования поверхностного и подземного стока;
• гидрологическое районирование и картографирование.

Изучение условий формирования поверхностного и подземного стоков по космическим снимкам связано с изучением по ним ландшафтных факторов, таких как атмосферные осадки, температурный режим, рельеф, гидрографическая сеть, характер поверхности водосборов, растительный покров. На основе их дешифрирования определяются границы бассейнов поверхностного стока, характер стока, типизация по условиям питания.

Первичным звеном в гидрологической  интерпретации космических снимков  является дешифрирование гидрологической  сети и поверхностного стока, поскольку связь между водными объектами, рельефом, геологическим строением и гидрографией наиболее отчетливо проявляется в рисунке и характере гидрографической сети. Рисунок гидрографической сети является наиболее достоверным индикатором типа и интенсивности поверхностного стока морфологии и генезиса современного рельефа.

 

ГИДРОЛОГИЯ

При дешифрировании гидросети прежде всего определяется тип ее рисунка: древовидный, перистый, решетчастый, параллельный, радиальный, центростремительный, смешанный. Для получения более полной характеристики гидрографической сети применяются полученные путем измерений по снимкам, количественные морфометрические показатели густоты, ориентировки, степени интеграции, угловатости и т. д. Кроме того, водотоки классифицируются по глубине эрозионного вреза, что является достоверным показателем интенсивности поверхностного стока.

Особенности гидрографической сети наиболее четко прослеживаются на снимках мелкого и крупного масштабов. По космическим снимкам получают информацию для оценки характера водосборов, русловой деятельности рек, водного режима рек и озер; по тональным особенностям фиксируются границы водораздельных пространств и водосборных бассейнов, осуществляется их типизация по площади и конфигурации. По космическим снимкам определяется также водный режим рек. Это осуществляется выделением среди них постоянных и временных водных потоков, пересыхающих рек с выработанным руслом, плесов, перекатов, рукавов, проток и стариц. С помощью материалов космических съемок распознаются и типизируются базисы эрозии, что позволяет дать характер особенностей аккумуляции поверхностных вод. Например, легко распознаются на снимках озера, солончаки, озерные депрессии, такыры и т. п. Очень хорошо дешифрируются озера с переменной динамикой берега, определяются их минерализация и характер зарастания влаголюбивой растительностью.

По средне- и крупномасштабным космическим снимкам возможно определение глубины залегания подземных вод и их минерализация.' Основными индикаторами в этом случае являются особенности почвенно-растительного покрова в сочетании с рельефом местности. На крупномасштабных снимках в качестве индикаторов выступают отдельные растительные сообщества и их группировки, получившие названия гидроиндикаторов, (существуют специальные справочники растений Щ индикаторов грунтовых вод).

 

Снимок Сарезского озера  со спутника

Вид на каньон в нижнем бьефе завальной плотины. Его длина 2 км. Кратчайшее расстояние между первым родником в головной части каньона и Сарезским озером - 1800 м. Видны селевые отложения северной части Усойского завала. Вот здесь и будет прорыв вод Сарезского озера через завальную плотину. Снимок сделан с вертолета. Высота 4500 м.

 

ОКЕАНОЛОГИЯ

Космические методы весьма существенно дополняют уже  имеющиеся методы и средства в  океанологии, весьма расширяют возможности всестороннего изучения океана. Так, космические аппараты фиксируют и измеряют одновременно во всех акваториях планеты температуру поверхности океана. Измерения производятся с помощью радиометров в ИК и СВЧ-диапазонах. С помощью фиксации инфракрасного изображения водной поверхности проводится статистическая обработка фронтов и вихрей в океанах.

По спутниковым измерениям определяются такие важные параметры, как радиационный баланс системы океан — атмосфера, скорость и направление течений, цветность океана, создаваемая присутствием в водах веществ биологического, органического и минерального происхождения.

По многозональным космическим  снимкам определяются глубины шельфа океана. Каждому зональному изображению  соответствует определенная глубина). Так, красной зоне спектра соответствуют глубины до 10 м, зеленой — до 15 м, синей — до 20 м.

С помощью радиолокаторов и лазеров, установленных на спутниках, производится измерение морского волнения. Использование комплекса аппаратуры позволяет определять бальность волнения, крутизну и направление распространения волн.

С искусственных спутников  в видимой и инфракрасной областях спектра производится съемка ледовых полей океанов. В микроволновой области спектра определяется граница льда и водного пространства. По космическим снимкам определяются: кромка льда, припая, полыней, айсберги и поля льда разной сплоченности (рис. 1). Профили ледовых поверхностей и высоты торосов определяются с помощью лазерных систем.

С помощью аппаратуры, установленной, на ИСЗ, фиксируются возмущения магнитного поля, характеризующего рельеф дна океана.

Использование материалов из космоса (в основном, фотосъемок цветных и спектрозональних) позволяет картографировать топографическую поверхность дна океанов, обнаруживать банки, барры, мелководья, прибрежные течения, картографировать береговую черту, абразию берегов (рис. 2).

Развитие космической  техники позволяет значительное место отводить спутниковой информации в решении многих проблем океанографии. Исследование комплексной проблемы взаимодействия океана и атмосферы, изучение системы течений Мирового океана, определение биологических ресурсов отдельных акваторий, поиск и обеспечение разработки минеральных ресурсов, использование запасов нефти и газа на морском шельфе, обеспечение безопасности мореплавания, вопросы круглогодичной навигации в северных ледовитых морях, контроль загрязнения Мирового океана — это не полный перечень задач, решаемых космической (спутниковой) океанографией.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Ледовые поля на Охотском море: 1. ледовые поля, 2. Охотское побережье.

Рис. 2. Изображение абразивного берега

 

Решение многих проблем путём космических исследований позволило бы расширить географическое мировоззрение, создать единое направление и методику исследований проявления космических факторов во всех сферах географии, полнее раскрыть законы развития природного мира, выработать относительно корректные прогностические модели, создать основы геокосмического мониторинга природной среды. При этом конечной целью развития географии можно считать создание общей теории гармоничного развития взаимодействий природных объектов с человеком и обществом.