Инфракрасная съемка.Радиолокационная съемка. Геологическая информативность аэрокосмических снимков  

Инфракрасная (ИК) съемка проводится с целью регистрации теп­лового излучения геологических объектов с космических аппаратов и самолетов в интервалах длин волн преимущественно 3,5-5 и 8-14 мкм. ИК-зондирование осуществляется с помощью сканирующих систем и последующей визуализацией радиационных изменений в форме тепло­вых карт. Последние отображают пространственно-временное распреде­ление температурных контрастов земной поверхности и структурных форм литосферы.

Пороговая чувствительность ИК-тепловой аппаратуры составляет 0,1-1°К, что позволяет фиксировать даже незначительные температурные различия геологических объектов. Разрешение деталей на местности при космической съемке составляет от сотен метров до первых километров. ИК-съемка с авиационных носителей с высот не более 1 км обеспечивает разрешение до 10-15 м. Приемниками ИК-излучения способными полу­чить тепловые карты с высокой пороговой чувствительностью и разре­шающей способностью в спектральном диапазоне 8-14 мкм, являются фоторезисторы из сернистого свинца, теллура и сурьмянистого индия.

ИК-съемка из космоса осуществляется сканирующими радиометрами.

Главный принцип применения ИК-изображений в геологических ис­следованиях заключается в том, что одновозрастные и близкие по литологическому составу породы при прочих равных условиях (влажность и др.) должны обладать близкими тепловыми контрастами и, следовательно, отражаться на ИК-изображснии сходной структурой рисунка.

Наиболее ярко проявляются возможности ИК-съемки при изучении районов активной современной вулканической и гидротермальной дея­тельности. В этом случае аномальные, высокотемпературные источники тепла находятся на поверхности, и ИК-изображение передаст картину распределения теплового поля в момент съемки. На ИК-снимках обна­руживаются тепловые аномалии (обычно в виде светлых пятен), опреде­ляющие положение кратера вулкана, выходы термальных вод и газов.

С помощью тепловой аэросъемки решаются различные геологиче­ские задачи. При геологическом картографировании и поисках полезных ископаемых материалы ИК-съемки позволяют изучать интрузивные мас­сивы; выявлять древние вулканические аппараты и куполовидные подня­тия в погребенных гранитных массивах; выделять литологические разно­сти горных пород; обнаруживать системы разрывных нарушений; фик­сировать проявления современной гидротермальной деятельности и др.

Применение ИК-аэросъемки в гидрогеологических и инженерно-геологических исследованиях способствует оконтуриванию очагов раз­грузки подземных вод; изучению термальных источников, явлений забо­лачиваемости и засоления; обнаружению погребенных долин рек, прояв­лений карстовых и суффозионных процессов, льдистых грунтов, крио­генных структур и др.

Материалы космической ИК-съемки целесообразно использовать для выявления региональных разломов литосферы, по которым происходит разгрузка глубинных подземных вод; оконтуривания зон подтопления и заболачивания вблизи крупных водохранилищ и каналов; изучения влажности почво-грунтов в районах мелиорации.

Радиолокационная съемка

Радиолокационная (РЛ) съемка как один из видов дистанционных методов базируется на использовании радиоволнового участка электро­магнитного спектра 0,3-100 см. Особую эффективность такое зондиро­вание приобретает при изучении Земли и геологии других планет Сол­нечной системы, если их поверхность закрыта для наблюдения (съемки) плотной облачностью, туманом. РЛ-зондирование может проводиться в любое время суток. При РЛ-съемке широко используются радиолокаци­онные станции бокового обзора (РЛС БО).

Материалы РЛ-аэросъемок применяются в региональных геологиче­ских исследованиях. Рассмотрим специфику подобного зондирования земной поверхности. Посланный РЛС БО радиосигнал по нормали отра­жается от встречающихся на его пути объектов и улавливается специ­альной антенной, затем передается на видикон или фиксируется на фото­эмульсии (фотопленке). Принцип работы основан на фиксировании различ­ного времени прохождения зондирующего импульса до объекта и обратно.

РЛ-снимок формируется бегущим по строке световым пятном. Уча­сток местности, расположенный непосредственно под самолетом, не по­падает в область действия радиосигнала и образует «мертвую» зону, ве­личина которой зависит от высоты полета и угла локации. Выраженность РЛ-изображения зависит от степени шероховатости поверхности отра­жения (земной поверхности), геометрии объекта, угла падения луча, фи­зических свойств поверхности отражения (состав грунтов, влажность и др.).

РЛ-изображения информативны при изучении структурных форм ли­тосферы, если они выражены в рельефе, подчеркнуты сменой литологического состава горных пород или зонами изменения гидрогеологиче­ских условий. Разломы и трещины хорошо фиксируются на радарном изображении в виде протяженных линий в том случае, если их простира­ние совпадает с направлением летательного средства. Низкий угол съем­ки позволяет использовать теневой эффект для выделения структурных элементов.

Космические РЛ-съемки наиболее информативны при региональном геологическом картографировании, поскольку РЛ-изображения отража­ют генерализованные структуры, охватывают большие по площади тер­ритории.

Геологическая информативность аэрокосмических снимков

Достоверность геологических построений на основе дистанционных методов определяется прежде всего геоинформативностью применяемых материалов аэро- и космических съемок. Последние различаются между собой в зависимости от систем, регистрирующих и передающих на на­земные станции информацию о земной поверхности, носителей (косми­ческих или воздушных) соответствующей аппаратуры, средств обработ­ки получаемых данных, природных особенностей (сезонных, метеороло­гических и др.) и целевого назначения съемки.

Применительно к целям геологического дешифрирования под геоин­формативностью МДС подразумевается способность аэро- или косми­ческого изображения передавать признаки геологических объектов: структурных элементов литосферы, литолого-стратиграфических ком­плексов, проявлений экзогенных процессов и др. Существенное влияние на геоинформативность МДС оказывает уровень генерализации снимков, их разрешающая способность и спектральные характеристики.

Генерализация изображения земной поверхности на снимке пред­ставляет собой естественное изменение пространственных и оптических компонентов ландшафта, в результате чего меняется разрешение деталей местности, формы контуров и оптические градиенты изобразившихся объектов. При этом процессе происходит отфильтровывание небольших природных компонентов, размеры которых меньше разрешающей спо­собности данного фотоизображения.

Геоинформативность МДС тесно связана со спектральным диапазоном дистанционного зондирования, так как ландшафтные индикаторы имеют достаточно четкую спектральную характеристику. Это позволяет распо­знавать геоиндикаторы с помощью многозональных съемок в видимом и ближнем ИК-диапазонах, а также в дециметровой РЛ-зоне спектра.

В зеленом спектральном диапазоне (0,5-0,6 мкм) значительный объ­ем информации может быть получен о структурных формах и литологическом составе горных пород, дешифрирующихся по геоботаническим признакам

В красной зоне спектра (0,6-0,8 мкм), благодаря надежному отображе­нию рельефа на МДС, появляется возможность дешифрировать струк­турные особенности литосферы, прослеживаемые в геоморфологических индикаторах.

РЛ-спектральный диапазон фиксирует структурные элементы лито­сферы в основном по комплексу геоморфологических признаков.