Курс лекций «Основы экологической геологии» (стр. 6 )

4.2. Дистанционные методы.

Оценивая дистанционные методы анализа состояния геологической среды, следует иметь в виду два обстоятельства. Во-первых, информация о загрязнении и нарушенности глубоко залегающих горных пород и подземных вод на аэрокосмических снимках практически отсутствует. Весьма эффективны результаты дешифрирования только почв и особенно рельефа. Во-вторых, материалы съемки дают ценные сведения главным образом о нарушенности и гораздо менее информативны в отношении загрязнения поверхности литосферы.

Рассматривая использование аэрокосмических снимков в целях изучения рельефа, прежде всего следует указать на их высокую информативность в отношении таких параметров как густота расчленения и длина склонов, поскольку эти параметры рассчитываются путем непосредственных измерений. По сравнению с картами информативность снимков в отношении густоты расчленения повышается по мере уменьшения размеров дешифрируемых эрозионных форм, так как формы первого порядка на картах либо отсутствуют, либо отражаются с разрежением. Снимки сильно упрощают проведение границ между категориями рельефа с разными величинами расчленения, облегчают выбор масштаба морфометрических карт. Снимки незаменимы для анализа морфометрии элементов рельефа или микрорельефа склонов, который практически неразличим на картах. Такие разновидности микрорельефа как бороздчатость, бугристость, ступенчатость, скалистость во-многом определяют характер склоновых процессов.

Для количественного анализа углов наклона и глубины расчленения необходима стереофотограмметрическая обработка снимков. Однако предварительная качественная оценка этих параметров возможна и путем визуального дешифрирования. Изучение стереопар снимков под стереоскопом или интерпретоскопом дает весьма наглядное представление о профилях склонов и изменениях их строения от междуречий к долинам. Эти исследования особенно эффективны на площадях обнаженных склонов и достаточно расчлененного рельефа.

Также как и прочие виды тематического дешифрирования анализ морфометрии рельефа требует выбора снимков определенных параметров (табл. 16). Из таблицы можно видеть, что инфракрасный диапазон снимков наиболее эффективен при распознавании эрозионных форм по увлажнению и непригоден для дешифрирования малых форм и рельефа мелководий. Такие индикаторы рельефа как растительность хорошо "работают" в красном диапазоне, а объемность форм в условиях неравномерного освещения хорошо читается в сине-зеленой зоне спектра.

Съемки равнинного рельефа требуют более низкого положения Солнца (15–300), а съемки горного рельефа более удачны при углах освещения 40–500. Морфометрические построения нежелательны как по снимкам малой контрастности, так и по чрезмерно контрастным изображениям. Выбор сезонности снимков особенно важен в равнинных залесенных районах, где растительность и увлажнение играют роль индикаторов рельефа. В итоге можно отметить, что при анализе морфометрии по прямым признакам дешифрирования рельефа важны масштабы и углы освещения, а при использовании косвенных признаков – сезонность и диапазоны съемки.

Аэрокосмические снимки дают разнообразную и ценную информацию, касающуюся прямых и косвенных индикаторов современной динамики рельефа. В качестве косвенных индикаторов выступают основные морфологические и морфометрические характеристики рельефа. Например, о распространении обвально-осыпных явлений можно судить по крутизне и скалистости склонов, по резкости гребней хребтов, глубине расчленения и обнаженности рельефа. Участки подмыва крутых склонов и выхода у подножий грунтовых вод, а также ступенчатость склонов – вероятные признаки оползневых процессов. Строение русел и рельефа пойм, сопряжение склонов и днищ долин указывают на направленность эрозионно-аккумулятивных процессов в долинах. Более важное значение имеют прямые индикаторы – формы рельефа, созданные теми или иными процессами. При этом признаки дешифрирования форм–индикаторов меняются в зависимости от ландшафтных особенностей района, условий съемки и параметров снимков (табл. 17). Особого рассмотрения при оценке рельефа заслуживает информация снимков, указывающая на зарождение или начальные стадии развития экзогенных процессов, на потенциальную опасность разрушительных явлений. Подобные формы–индикаторы обычно отсутствуют на топографических картах и распознаются лишь при дешифрировании достаточно крупномасштабных изображений. В подобных случаях используются косвенные признаки дешифрирования – изменения увлажнения или почвенно-растительного покрова (табл. 18).

Разнообразие, комплексность и объективность аэрокосмической информации позволяет использовать её при решении различных задач экологии геологической среды. К ним относятся анализ границ экосистем и структуры их морфолитогенной основы, оценка активности внутренних и внешних связей в экосистемах, а также условий миграции обломочного материала и растворенных соединений. Дистанционные методы весьма эффективны при изучении техногенного влияния на рельеф, сочетаний естественных и антропогенных форм. Важно отметить, что информация, касающаяся изменений поверхности литосферы, в ряде случаев позволяет судить о состоянии её более глубоких частей.

Оценка почв с использованием аэрокосмических снимков в методическом отношении имеет два аспекта. В районах со сплошным растительным покровом невидимые на снимках почвы распознаются по косвенным признакам–индикаторам. Подобный метод основывается на взаимных связях почв с рельефом, растительностью, гидросетью и условиями увлажнения. На обнаженных площадях, в том числе на пахотных угодьях, используются прямые признаки дешифрирования: тон или цвет и структура почв. Однако и в этих случаях индикация почв не теряет своего значения, особенно при работе в мелких масштабах (7). При решении задач, связанных с картографированием почв, снимки дают ценную информацию о границах типов почв и структуре почвенного покрова. Имея данные по индикационным связям почв с другими компонентами природной среды на эталонных участках, возможно экстраполировать эти данные на значительные территории в пределах определенных типов местности. Как видно из сравнения рис. 7 и 8, почвенное картографирование по аэроснимкам приводит к недогрузке карт, а материалы космических съемок обеспечивают картам высокую детальность.

Помимо типологического анализа почвенного покрова дистанционные методы эффективны при изучении и оценке отдельных свойств или параметров почв, что важно для оценки их состояния как поверхностной части литосферы, регулирующей влияние на неё внешних оболочек Земли.

Влажность почв определяет тон и температуру их поверхности. Поэтому эта характеристика фиксируется на снимках видимого и теплового диапазонов. Оптические свойства почв коррелируются с так называемой рыхлосвязанной влагой почв, причем эти связи наиболее тесные для песков в интервале влажности 1–5%, для супесей 2–12% и для глин от 4 до 22% Рис. 9). Изучение стабильных границ увлажнения почв позволяет определять площади гидроморфных почв, заболачивания и подтопления, а оперативные наблюдения за влажностью в весенний период помогают оценке запасов воды в почвах в интересах сельского хозяйства.

Гумусированность почв оказывает большое влияние на их тон, поскольку гуминовые кислоты имеют очень низкие значения коэффициентов спектральной яркости (0.02 – 0.03). Тон почвы меняется от почти белого у сероземов и солончаков до почти черного у черноземов и луговых почв. На снимках связь оптических характеристик почв и содержания в них гумуса прослеживается в интервале 0–7% гумуса и определяется с точностью до 10%. Непременным условием должна быть полная обнаженность почвы или проективное покрытие растительности не более 10–15%. Можно видеть, что для наиболее плодородных черноземных почв с содержанием гумуса 8–12% использование снимков неэффективно. По мере увеличения длины волны диапазона съемки спектральные коэффициенты яркости почв возрастают примерно в 3 раза, от 0.4 мкм. до 0.8 мкм. Например, дерновые почвы в красной зоне могут выглядеть на снимке также как сероземы в голубой зоне. Поэтому нельзя изучать характеристики почв, используя одновременно снимки разных диапазонов.

Засоление почв различно влияет на их оптические свойства. В сухом состоянии избыточно засоленные почвы светлее незасоленных, а во влажном темнее, так как соль очень гигроскопична и быстро поглощает влагу. Оценка засоления затрудняется влиянием увлажнения, гумуса и растительности. Оптимальные условия для изучения этой характеристики – обнаженность, сухость и значительная гумусированность почв. Подтверждением этого обстоятельства служит то, что в малогумусных почвах (2–3%) засоление фиксируется при величинах 1–2%, а в среднегумусных (более 4%) уже при величинах 0.5 – 1.0% (3).

Эродированность почв приводит к сокращению или полному уничтожению наиболее плодородного гумусового горизонта, имеющего низкие значения коэффициентов спектральной яркости. С этим связано осветление эродированных и дефлированных почв на снимках. Осветленные ареалы почв обычно видны среди пахотных угодий на вершинах холмов и вблизи бровок коренных склонов. Слабая эродированность влияет лишь на тон изображения. При более активной эрозии появление борозд, промоин и мелких оврагов приводит к образованию тонкополосчатой, струйчатой структуры на месте однородной.

4.3. Картографические методы.

Организация и технология при картографическом обеспечении эколого-геологических исследований зависят от конкретных решаемых задач, детальности работ, изученности территории, экономических возможностей и ряда других условий. Однако в общем случае можно выделить следующие этапы работ этого направления.

В первую очередь целесообразно провести детальный и всесторонний анализ экологической информативности тематических природных и социально–экономических карт различного масштаба, имеющихся на исследуемую территорию. Это касается карт геологического, геоморфологического и почвенного профиля, а также топографических основ. Информация карт позволит представить структуру экосистем данной территории и оценить характеристики компонентов экосистем, которые определяют естественное состояние геологической среды и её потенциальную реакцию на техногенные воздействия. Сведения о составе поверхностных отложений важны для оценки вертикальной и горизонтальной миграции поверхностного загрязнения, а также для суждения об устойчивости литогенной основы к эрозии и механическим нагрузкам. Такое же значение имеют карты типов мерзлоты. Особую ценность представляют инженерно–геологические карты, несущие многоплановую информацию о строении геологической среды, и гидрогеологические карты, позволяющие судить о защищенности водоносных горизонтов (рис.10). Аналогичным образом можно использовать геоморфологические и почвенные карты. Априорную информацию о возможном загрязнении и нарушенности геологической среды несут карты промышленности, транспорта и земельных угодий.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7 8