Гидроклиматические условия на космо-снимках

Гидроклиматические условия на космо-снимках

ВВЕДЕНИЕ

Правильное картографическое изображение гидрографи­ческой сети — рек, озер и водохранилищ имеет большое науч­ное и практическое значение. Водные объекты являются су­щественными элементами содержания большинства географи­ческих карт и во многом определяют их «лицо». Прежде всего это относится к топографической карте — главной карте го­сударства.

Вода — природный ресурс, без которого невозможна жизнь человека на земле. Водные объекты, показанные на карте, служат надежным ориентиром для экипажа воздушного судна, геолога, жителя малонаселенного района. Знание пространст­венного размещения, качественных и количественных харак­теристик гидрографической сети необходимо при проектирова­нии, строительстве и эксплуатации социально-промышленных. объектов, организации мониторинга природной среды, прове­дении специальных полевых, производственных и научных изысканий. Наконец, речная и озерная сеть являются свое­образным «каркасом» при составлении многих тематических карт. Она выступает здесь как важный элемент топографи­ческой основы.

Характер гидрографической сети в различных природных зонах и высотных поясах Сибири неодинаков. Различия гео­логии и рельефа, климата и растительности и других компо­нентов географической среды региона обусловливают свое­образный гидрологический режим водных объектов. Реки гор­ных районов обычно полноводны, поэтому даже небольшие из;

них труднодоступны для переправы или передвижения на лодке. Реки равнин весной разливаются на десятки километ­ров, но после спада весеннего половодья характеризуются ма­лой водностью и спокойным течением. Своеобразен гидроло­гический режим рек, зарегулированных крупными водохрани­лищами.

Многие особенности характера и гидрологического режима водных объектов находят непосредственное отображение на топографических картах. К таким показателям относятся:. конфигурация рек, озер и водохранилищ, отметки уреза воды,. ширина, глубина и скорость течения рек, ряд других коли­чественных и качественных характеристик. Чем полнее пока­зана гидрографическая сеть на карте, тем выше ее качество. При этом важно, чтобы карта отражала основные, типичные черты режима рек и других водных объектов. Это повышает ее географическую достоверность. Для обогащения содержа­ния карт необходимо также отображение на них различных динамических состояний гидрографической сети, например, разливов рек, плановых перемещений русел, изменения во времени конфигурации озер и водохранилищ.

Основной источник гидрологической информации при картографировании территории - аэрокосмические снимки. Поэтому знание дешифровочных признаков вод имеет решаю­щее значение при создании карт.

Методические вопросы использования дистанционной информации

Основной целью дистанционных методов является получе­ние информации о местности по снимку. Разработке теории и практики дешифрирования аэрокосмических снимков посвяще­на обширная литература.

С методической точки зрения дешифрирование снимка сво­дится к установлению адекватности исследуемого изобра­жения одному из эталонов, внутреннее содержание которого известно. Морфологию ландшафта в принципе можно раскрыть на эталоне с любой детальностью. Но в связи со сложной структурой природного ландшафта, зависящей от множества физико-географических факторов [9], строгий аналог данному эталону не всегда находят даже в пределах ограниченной тер­ритории — фации, урочища или местности. Поэтому на эта­лоне должны быть зафиксированы основные, характерные для данного объекта (процесса, явления) показатели конструкции фотоизображения.

В практике устанавливаются дешифровочные признаки тех объектов, процессов и явлений и с той глубиной проработки взаимосвязей, которые интересуют исследователя и могут быть получены по имеющейся дистанционной информации с учетом вида съемки, масштаба снимка, времени съемки и других усло­вий. Таким образом, идеология анализа снимка заключается в расшифровке генерализованного фотографического изобра­жения местности по данным натурных исследований (от объ­екта к эталону) и использовании полученной информации в обратном порядке (от эталона к объекту). Иными словами, «космическая» система изучения природных ресурсов, является системой наземно-дистанционной. Она состоит из комплекса научно-технических мероприятий, включающего непосредственные природоведческие (например, контактные) и дистанционные (например, фотографические) исследова­ния. На необходимость комплексирования наземных, авиаци­онных и космических методов указывают многие ученые.

При изучении природных ресурсов и динамики природной среды, а также при постановке мониторинга на базе дистан­ционных фотоснимков следует учитывать, что детальность анализа зависит от метода исследования, поскольку в каче­стве лимитирующего условия выступает уровень генерализа­ции фактического материала. Таким образом, при трехуровенных наблюдениях (наземных, с самолета и из ко­смоса) реализуется возможность изучения геосистем любых размерностей. При этом осуществляется поэтапная ге­нерализация частных природных связей и выход на более вы­сокий уровень обобщения.

Важным постоянством современных дистанционных мето­дов является наличие непрерывного потока аэрокосмической информации, что создает базу для мониторинга природной среды как в региональном, так и в глобальном масштабах. Вся территория СССР покрыта несколькими разновременными «слоями» аэрофотосъемки и многократно—космической съем­кой. Объем дистанционной информации продолжает нарастать. Имеются топографические и большое число тематических карт, накоплен огромный банк природоведческих данных, по­лученных традиционными наземными методами. Системный подход к анализу этих материалов на основе дистанционных методов открывает принципиально новые горизонты для ре­шения проблем рационального природопользования.

С точки зрения топографического и тематического карто­графирования космический снимок (не заменяя самолетный) начинает все более и более играть роль корректирующего (в топографии) и связующего (в тематической картографии) ма­териала. Можно утверждать, что в деле познания природы мы не находимся на «голом месте». Как и в любой области зна­ний, в природоведении движение вперед возможно, если име­ется новый шаг, сделанный за старым. Сейчас едва ли кто серьезно будет говорить о создании, например, гидрографи­ческой или ландшафтной карты только по результатам интер­претации космических снимков без привлечения имеющихся картографических, натурных или иных данных. В то же время можно с уверенностью утверждать, что последние материалы могут получить новую «космическую» трактовку, базирую­щуюся на анализе многоотраслевого содержания снимка. Та­ким примером служат серии тематических карт, разработан­ные по программе КИКПР (комплексного изучения и карто­графирования природных ресурсов на основе космической информации) на ряд регионов страны.

Водная поверхность при пассивном способе дистанционной съемки почти полностью поглощает световой поток, поэтому на фотоизображении, полученном на панхроматическом мате­риале в видимой зоне спектра (0,4—0,8 мкм), она бывает в целом темная и ровная. Однако величина возвращаемого па­дающего на воду потока энергии, т. е. отражающая способ-кость водной поверхности, зависит от многих факторов: угла 'наклона солнечных лучей, глубины водного объекта, харак­тера грунта и водной растительности, твердого стока (речной мути) и др. Поэтому на черно-белых снимках тональность фо­тоизображения меняется, варьируя в очень широких преде­лах. Более плотный тон изображения (до черного) имеет глу­бокая и чистая вода, более светлый (до белого)-мелкая и загрязненная. На цветных снимках, в том числе спектрозональных, эти различия цветовые. В большинстве случаев ука­занные тоновые и цветовые вариации водной поверхности на снимке локальны и сравнительно легко распознаваемы, так как структура любой «неводной» поверхности характеризует­ся значительно более мозаичным рисунком фотоизображе­ния.

Поверхностная гидрографическая сеть (реки, озера, водо­хранилища) имеет специфическую линейную и площадную конструкцию. Поэтому при дешифрировании водных объектов используются в основном геометрические, а не спектральные или текстурные признаки. В то же время в определенных диа­пазонах электромагнитных волн реален анализ вариации оп­тических плотностей, вызываемых растворами и взвесями ор­ганических и неорганических веществ, а также зависящих от толщины слоя чистой воды. Это позволяет устанавливать степень загрязнения и глубину вод.