Реферат: Гидро-климатические условия на космических снимках

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 ΔА зависит от величины проектной сработки водохранилища А и вычисляется по формуле

ΔАвдхр=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.

Страницы: 1, 2, 3, 4