Использование данных дистанционного зондирования в геолого-геоморфологических исследованиях

Дешифровочные признаки основных геологических и геоморфологических элементов. Прямые дешифровочные признаки. Контрастно-аналоговый метод по сопоставлению с эталонными снимками и показателями и сопоставлению и сравнению объектов в пределах одного снимка.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Использование данных дистанционного зондирования в геолого-геоморфологических исследованиях

1. Дешифровочные признаки основных геологических и геоморфологических элементов

Как и в любом другом тематическом дешифрировании, при геолого-геоморфологических исследованиях дешифровочные признаки, по которым распознаются объекты местности на снимке, принято подразделять на прямые и косвенные. Однако структура их классификации имеет различный характер у некоторых авторов. Также многие учёные не сходятся в оценках значимости и надёжности одних и тех же признаков дешифрируемых структур и придают разный вес наличию того или иного признака для максимальной точности распознавания объектов местности. Кроме этого, один признак на фотографическом снимке и цифровом изображении на экране монитора не всегда сохраняет равносильное значение.

Теперь рассмотрим более детально классификацию прямых и косвенных дешифровочных признаков, к которой чаще обращаются авторы разных источников применимо к геолого-геоморфологическому дешифрированию. В теории дистанционного зондирования Земли ученые прибегают, как правило, к классификации дешифровочных признаков, сформулированных И.А. Лабутиной в её учебном пособии для студентов вузов «Дешифрирование аэрокосмических снимков» (М.: Аспект Прес. 2004. С. 60-83).

1.1 Прямые признаки при геолого-геоморфологическом дешифрировании

Прямые дешифровочные признаки в соответствии с этой классификацией включают в себя три группы признаков: геометрические, яркостные, структурные. Некоторые учёные считают их основополагающими и полагают, что независимо от изображения и передаваемой им информации для дешифрирования объекта достаточно этих признаков (Введение в космическое землеведение / Э.К. Баррет, Л.Ф. Куртис; пер. с англ. В.В. Голосова, под ред. и с предисл. А.А. Лютого. - М.: Прогресс. 1979). К ним относят:

· форму - наиболее надежный и простой в распознаваемости дешифровочный признак, в его рамках также выделяют весьма знаковую и показательную объемную (стереоскопическую) форму;

· размер - даёт представление о ширине, длине, площади, объёме, высоте объекта, однако в силу ненадёжности этого признака в дешифрировании чаще пользуются относительными показателями, нежели абсолютными;

· тень - нередко помогает в определении формы, силуэта и протяженности объекта, однако в некоторых случаях мешает в распознавании объектов, например, затушевывает и искажает прочие признаки соседних объектов при значительных превышениях;

· яркостные, главным из которых является фототон, определяющий такие сопутствующие признаки, как цвет объекта, его освещённость, специфику отражательных свойств, может указывать на структуру поверхности;

· рисунок или облик и местности в целом на изображении, и локального объекта снимка - признак, на котором базируется метод подобия, обеспечивший теорию дешифрирования эталонной основой знаковых признаков;

· текстура и структура изображения, напрямую связанные с предыдущим признаком и отчасти определяющие его, имеют на местности крайне разнообразный характер и сложную иерархию, зависящую от масштаба снимка.

Следует ещё раз отметить, что существуют и другие классификации прямых признаков, но они либо частично повторяют рассмотренную выше, используя иные названия, либо имеют менее полный их перечень, сокращенный в соответствии с тематикой, в рамках которой они применяются.

1.2 Косвенные признаки при геолого-геоморфологическом дешифрировании

При этом дешифрировании особенно важны косвенные признаки, так как в его рамках необходимо определение именно тех объектов и их свойств для геолого-геоморфологического картографирования, которые зачастую не находят отражения на самом снимке (к примеру, формы рельефа, перекрытые растительностью, или не обнаженные геологические структуры), а интерпретируются опосредованно. Они характеризуются с помощью признаков объектов-индикаторов. В силу их многогранности и разнородности не существует единой классификации косвенных признаков, в соответствии с конкретной тематикой выделяют некий известный набор объектов-маркеров.

В геолого-геоморфологических исследованиях чаще всего обращают внимание на такие знаковые характеристики территории, как растительность, почвы, специфику гидрографической сети, расположение хозяйственных объектов и многие другие. Основная идея - рассмотрение территории в комплексе с учётом связей природных компонентов.

Таким образом, дешифрирование в геолого-геоморфологических исследованиях - многоуровневый процесс, сопряженный с определёнными сложностями, основная из которых - отсутствие непосредственного отражения большинства объектов исследований на материалах дистанционного зондирования местности. Кроме этого, необходимо обладать соответствующими знаниями для определения взаимосвязей элементов, иметь представление об особенностях картографируемой территории, ведь и местоположение нередко выступает в качестве важного индуцирующего признака.

Аэроснимок горного района: слева - с нормальным фотоизображением местности, справа - с ослабленным, по фону которого в условных знаках показаны: площади вулканогенных пород (расчлененный рисунок склонов хребта), песчаников (гладкий рисунок плато), площади ледниковых отложений и конусы выноса по долине, места обвалов и оползней, линии разрывов и др.

То есть помимо прочих работ нужно проводить сбор дополнительных материалов, не считая снимков исследуемой местности. Отсутствие общепринятых классификаций также тормозит этот процесс.

дешифровочный геоморфологический зондирование дистанционный

2. Основные приемы и методы дешифрирования геологических и геоморфологических элементов

2.1 Прямой метод

Как показывает название, этот метод основывается преимущественно лишь на прямых дешифровочных признаках объектов. Он заключается в непосредственном отождествлении и сопоставлении некоторого элемента на снимке с определенным геолого-геоморфологическим телом, характеристикой или явлением. Однако для использования этого метода такое свойство должно иметь на снимке демонстративное отображение, что в отношении особенно к геологическим единицам в природе встречается весьма редко. Определение форм рельефа и характера отложений возможно лишь на территории геологически открытых (обнаженных) районов с выходом коренных пород на поверхность и с почти полным отсутствием растительности. В силу этого ограничения А.В. Любимова дает вполне справедливую оценку: «Геологическое строение, в большинстве случаев, не находит прямого отражения на изображении… Поэтому для геологического дешифрирования метод прямого распознавания образов неприменим» (URL: http://lab12.geosys.ru/pageslab/articles/a_anna2.htm).

2.2 Контрастно-аналоговый метод по сопоставлению с эталонными снимками и показателями и сопоставлению и сравнению объектов в пределах одного снимка

Применение подобного метода подробно описано на примере геолого-геоморфологического исследования центральных пустынь Саудовской Аравии «Merged remotely sensed data for geomorphological investigations in deserts» (The Geographical Journal. Vol. 169. No. 2. June 2003. Р. 117-130).

В этой работе в качестве основного из применяемых методов выступал контрастно-аналоговый. Так, по исходным таблицам показателей фотопортрета эталонного образца дешифровочных признаков того или иного объекта рассчитывались коэффициенты корреляции и дисперсии (the correlation coefficients and the variances) показателей дешифрируемых объектов. На основе их анализа делалось заключение о свойствах рассматриваемых элементов: характере подстилающей поверхности, генезисе отложений, составе отложений. Далее проводился анализ объектов со схожими показателями в пределах одного снимка для определения формы рельефа и динамики отдешифрируемого объекта.

2.3 Метод логической дедукции

Этот метод построен на непосредственном контакте дешифровщика со снимком. Как правило, работник должен быть специалистом по тематике, в рамках которой проводится дешифрирование. Путем формирования множества сложных логических цепочек выявляется природа объекта. Сложность этого метода состоит в том, что при рассмотрении исследуемой территории необходимо включение в процесс всех или почти всех дешифровочных признаков, отразившихся на снимке. Также этот метод характеризуется многоуровневой структурой. В учебном пособии «Дешифрирование аэрофотоснимков» Л.А. Богомолов дает следующую оценку сложности структуры логической дедукции: «При анализе логической структуры следует исходить из ступеней познания. Исходя из этого можно выделить три ступени дешифрирования: обнаружение, опознавание, классификация. В зависимости от характера ландшафта, от параметров исходных материалов, от квалификации дешифровщика и от других причин ступени познания могут четко разделяться или незаметно переходить одна в другую вплоть до практического слияния их». Здесь также имеет место эталонное дешифрирование, которое в рамках логического метода определяется иначе: сравнение изображения на снимке с образом (эталоном), сформировавшимся ранее у дешифровщика при работе с другими снимками.

2.4 Ландшафтно-индикационный метод

При геолого-геоморфо...