Гидро-климатические условия на космических снимках

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.

Высокая контрастность льда и открытой водной поверхности позволяет использовать космические снимки для изучения .ледовых явлений в реках, на озерах и водохранилищах, в морях. Оперативное слежение за динамикой разрушения речного льда помогает выявлять заторные участки и прогнозировать наводнения. Для организации такого мониторинга успешно используются данные, получаемые с метеорологических спутников.

Материалы дистанционного зондирования применяют при изучении транзита речных наносов и режима осадконакопления в прибрежных зонах озер и морей. Область аккумуляции твердого стока в устьях рек дешифрируется по светлому фототону водной поверхности. Это дает возможность следить за динамикой подводного рельефа, заносимостью акваторий, процессами переформирования берегов.

С помощью аэрокосмической фотосъемки и телевизионной информации успешно изучается динамика речных разливов. По разной степени почернения фототона на снимках достоверно дешифрируются границы и площади разливов, последовательность затопления поймы, характер происходящих в ней эрозионно-аккумулятивных процессов и ряд других гидрологических явлений. Такие сведения особенно важны при исследовании наводнений на неизученных реках, что имеет большое практическое значение в условиях Сибири.

Особую сложность при гидрологическом дешифрировании дистанционной информации представляет процесс распознавания малых рек. Например, в залесенных районах кроны деревьев могут полностью скрывать русла шириной до 5—6 м, в связи с чем их выявление нередко затруднено даже на очень крупномасштабных (1:2000 — 1:6000) снимках. Однако во многих случаях при определенных условиях съемки и состоянии ландшафта можно получить удовлетворительные результаты дешифрирования малых рек даже на мелкомасштабных космических фотоснимках.

Так, на залесенных равнинных территориях во время интенсивного снеготаяния в верхнем звене речной сети начинает скапливаться большое количество талой воды. Благодаря контрастному фотоизображению водной поверхности и снега (воды и почвенно-растительного покрова) на космических снимках любого масштаба становятся хорошо заметными даже мельчайшие водотоки. Это позволяет детально изучить строение речной сети и составить подробную гидрографическую карту.

Для тундровых районов Сибири характерна задержка схода снега даже в незначительных углублениях рельефа, где в результате метелевого переноса мощность снежного покрова становится выше фоновой. На 1—2 недели позднее снег стаивает также на затененных уступах микрорельефа. При весенней съемке этот снег может служить индикатором речной сети. После схода снега мелкие тундровые реки на космических снимках не просматриваются.

В условиях залесенной местности в качестве индикаторов малых рек нередко удается использовать растительность. Лес чутко реагирует на изменение условий произрастания — света, тепла, влаги, минеральной пищи и др. В каждой природной зоне и физико-географической провинции экологические особенности древесных пород различны, поэтому и индикаторная роль их меняется. Например, на относительно увлажненных днищах долин может произрастать в одних климатических условиях ель, в других — сосна или береза. Особенно  хорошо   видовой   состав растительности разделяется на спектрозональных снимках, поэтому при гидрологическом дешифрировании такие материалы более ценны. В отдельных случаях эффективно синтезирование черно-белых узкоканальных изображений.

Оттенению рисунка речной сети на мелкомасштабных космических снимках способствует глубокий врез речных долин, особенно в малоконтурных горно-степных районах. Повышению контраста способствует не только затененность склонов и днищ глубоких долин, но и развитие в прирусловой части более мощной растительности.

Широко используются косвенные признаки дешифрирования малых рек в освоенных сельскохозяйственных районах. Надежным индикатором рек являются пруды. Четко выделяются долины водотоков, оконтуренные участками пашен.

Дешифровочные признаки динамики вод подробно рассмотрены В. И. Орловым. Несмотря на то, что им использованы в основном материалы аэрофотосъемки, изложенная методика комплексного анализа хода развития компонентов природы и их взаимосвязей может быть применима к фотоснимкам любого масштаба. Достоинства космических методов здесь особенно ощутимы, так как при большом территориальном обзоре динамические процессы можно анализировать с учетом более широкого спектра географических закономерностей и взаимосвязей между компонентами природной среды.

Как видно из приведенных примеров, в качестве косвенных признаков дешифрирования вод могут выступать не только долговременные, но и кратковременные состояния элементов местности. Все их перечислить невозможно, так как они специфичны для конкретных ландшафтов и условий съемки. Наша задача заключалась в том, чтобы обратить внимание исследователя на необходимость широкого географического подхода к процессу интерпретации снимка.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ ритмики природной среды и выделение наиболее устойчивых состояний ее компонентов является необходимым условием географически достоверного картографического изображения природного ландшафта, его коренных черт, особенностей строения и направления развития. Наиболее значимы такие исследования при изучении и картографировании вод дистанционными методами.

В основу выполненной работы положено представление о том, что в условиях многообразия гидрологического режима рек, закономерно отражающего широкий спектр физико-географических условий их бассейнов, формируются зональные и широтно-поясные инварианты стока и других гидрологических показателей. Эти инварианты можно считать достаточно стабильными, так как они трансформируются не в порядке динамики геосистем, а в процессе эволюционного развития природной среды.

На большом фактическом материале Гидрометеослужбы показано, что для водных объектов с любым гидрологическим режимом, включая искусственно зарегулированные, таким инвариантом является картографический уровень воды, по состоянию на который должна изображаться гидрографическая сеть на карте.

Географическое обобщение уровенного режима рек с картографических позиций позволило выявить гидрологический параметр, пространственное распределение которого тесно коррелирует с основными гидрометеоэлементами — осадками и стоком. На базе комплексной оценки гидролого-климатических, геолого-орографических и ландшафтных признаков построена карта этого параметра на территорию Сибири, с помощью которой можно находить картографический уровень воды по многолетним данным о режиме поверхностных вод, публикуемым Гидрометеослужбой.

 

Таким образом, главное значение работы заключается в обосновании жесткого опорного уровня воды рек и озер для нанесения его на топографические карты. Высота опорного уровня находится в зависимости от гидрологического режима водных объектов: для равнинных рек с весенним половодьем он является низким меженным, для горно-ледниковых рек — высоким половодным, для зарегулированных рек определяется характером пропуска стока и т. д. Картографический уровень обеспечивает географическую достоверность изображения гидрографической сети, так как выделяется по критерию типичности и может рассматриваться как картографический стандарт на уровень воды гидрографической сети.

Выполненные разработки, в том числе по гидрологическому дешифрированию аэрокосмических снимков, отображению на карте региональных особенностей вод и другим, имеют практическую направленность. Еще раз подчеркнем, что качество гидрологической интерпретации аэрокосмических материалов (дешифрирование гидрологического режима рек, режима поемности, развития болото-образовательного процесса, особенностей руслового процесса и др.) определяется глубиной ландшафтной проработки территории.

Применение космической информации при изучении и картографировании природных условий и ресурсов ставит на повестку дня необходимость решения ряда важных научных проблем, ориентированных на рациональное использование и охрану вод.

Первая проблема охватывает широкий комплекс природоведческих исследований, направленных на познание закономерностей естественного режима геосистем в различных природных зонах страны. Особый интерес представляет целевой анализ гидрологического режима вод аридных областей и высокогорных районов. Нужна выработка целостной системы оценки динамических состояний вод применительно к задачам картографии. Иными словами, предстоит расширение «сибирских» рамок исследования до всей территории СССР и апробирование изложенной в книге методологии картографирования вод в других регионах.

Вторая проблема состоит в более углубленной проработке механизмов трансформации природного режима водных объектов в условиях техногенного вмешательства и при ликвидации его последствий, то есть в цикле восстановления нарушенных геосистем. Последнее особенно актуально в связи с неизбежной выработкой эксплуатационного ресурса гидротехнических сооружений и их демонтажа. Прогнозирование возможных в этих случаях кризисных ситуаций и их дистанционный и картографический мониторинг пока не имеют достаточного научного обоснования.

Одной из неотложных задач представляется  реализация «космического» обеспечения топографических и других крупномасштабных тематических карт в виде масштабированных полистных фотосхем, составляемых по материалам ежегодных дистанционных съемок. Такая фотопродукция позволит пользователю иметь постоянно обновленную карту местности и осуществлять оперативный мониторинг природной среды.

 

 

Литература:

«ВОДЫ-АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ СНИМОК-КАРТА» А.Я. Гиенко