Аэрокосмический мониторинг геологической среды

В настоящее время проводят десятки видов мониторинга: экологический, геологический и др. Мониторинг – это проведение периодических наблюдений за результатами воздействия общества на окружающую среду с последующим проведением в жизнь мероприятий по охране окружающей среды.

В основе геологического мониторинга лежит получение, обработка и доведение до потребителя информации по результатам мониторинга. Геологический мониторинг природной среды невозможен без широкого применения материалов космических съемок и аэрофотосъемок, проводимых с определенной периодичностью, и обработкой материалов этих съемок совместно с наземными наблюдениями, полученными ранее или одновременно с материалами тематического картографирования.

Под аэрокосмическим мониторингом геологической среды понимается система периодических дистанционных наблюдений за состоянием геологической среды, изменение ее в пространстве и времени под влиянием природных и техногенных факторов.

Геологическая среда – это верхняя часть литосферы, находящаяся под воздействием человека.

Объектами аэрокосмического мониторинга геологической среды являются ее изменяющиеся части, которые непосредственно или косвенно отражаются на МДЗ.

К ним относятся:

1. Природные изменения;

2. Глубина залегания грунтовых вод;

3. Оползни и обвалы;

4. Заболачивание;

5. Засоление;

6. Карст;

7. Суффозии;

8. Пучение;

9. Термокарст;

10. Наледи и т.д.

Техногенные изменения среды:

1. Переработка берегов водохранилищ;

2. Заболачивание;

3. Засоление;

4. Техногенный карст;

5. Вырубка леса;

6. Пучение;

7. Объекты строительства:

а) водохранилища;

б) задания и сооружения;

в) карьеры и подземные горные выработки;

г) дороги (железные, шоссе и т.д.);

д) мелиоративные системы и др.

Особое внимание уделяется степени загрязнения атмосферы, поверхностных и подземных вод с выявлением концентраций содержания вредных веществ.

В начальную стадию работы по аэрокосмическому мониторингу необходимо решить следующие вопросы:

1. Постановка задачи и определение круга проблем, которые надо решить;

2. Ознакомление с известными знаниями в данной области и анализ экологической ситуации в регионе;

3. Постановка опытных работ на выбранных участках;

4. АК-мониторинг проводится на полигонах: сначала на опытно-методических, а затем и производственных;

5. Обработка и интерпретация полученной первичной информации, преобразование ее к форме, удобной для геологической интерпретации;

6. Обобщение полученной информации с ранее полученными сведениями.

В состав работ на полигонах входят три вида исследований:

1. Аэросъемка и космические съемки.

2. Наземные полевые исследования.

3. Камеральная обработка полученных материалов.

1.Различные виды съемок по информативности, масштабам, оперативности получения и др. параметрам делятся на:

а). Аэрофотосъемка – наиболее полно отвечает требованиям мониторинга, позволяет вести исследования с необходимой детальностью и оперативностью.

б). Космофотосъемка – обладает высоким разрешением, но оперативность получения пока недостаточна. Материалы же метеорологических ИСЗ имеют сверхмелкий масштаб и низкое разрешение.

в). Сканерная АС и КС имеют большие потенциальные возможности. Пока же космосъемка имеет слабое разрешение.

г). Специальные виды аэросъемок (радиотепловая, радиолокационная, телевизионная, СВЧ и др.) позволяют получать дополнительную информацию о ряде геологических объектов: температуре, влажности, механических составах горных пород и др. Отличаются невысокой разрешающей способностью, но обладают преимуществами в получении информации в неблагоприятных метеоусловиях.

При оценке загрязнения природной среды эффективна многозональная космосъемка.

2. Наземные полевые исследования.

По времени проведения относительно наземных наблюдений дистанционные съемки делятся на опережающие, синхронные и контрольные.

а) Опережающие – проводятся для выбора вида съемок, масштаба, периодичности (суток или сезона). В разные сезоны измеряются различные параметры наземных объектов: температура, влажность, растительность и т.д. При проведении ИК-съемок эти измерения проводятся и в разное время суток.

б)Синхронные – одновременно с наземными работами для получения дополнительной информации: измерение спектральных характеристик компонентов ландшафта, наблюдения над изменениями атмосферы, температуры поверхностных слоев и почвы и др.

в) Контрольные – для проверки результатов дешифрирования и повышения достоверности его результатов.

2. Камеральные работы. В них входят сбор и анализ информации летно-съемочных и наземных работ. Ретроспективный анализ – для востановления динамики геологической среды за последние 10-20 лет.

При проведении мониторинга придерживаются принципов:

Принцип периодичности – состоит в повторности проводимых на полигоне дистанционных и наземных исследований. Периодичность съемок определяется динамикой среды. В зависимости от изменчивости среды различают повторные интервалы космических съемок:

а) для районов с катастрофическими процессами – 1-3 раза в год и чаще;

б) сильнодинамичных – раз в 3-5 лет;

в) среднединамичных – раз в 5-8 лет;

г) слабодинамичных – раз в 12-25 лет.

Принцип последовательного приближения предусматривает исследования на трех уровнях генерализации – региональном, локальном и детальном.

На региональном уровне используются материалы космосъемок и мелкомасштабных аэрофотоснимков для излучения обширных территорий и выявления изменений среды регионального характера.

Локальный уровень – покомпонентное дешифрирование природно-техногенных систем, слежение за проявлением геологических процессов и их интенсивностью в пределах ограниченных территорий. Используются среднемасштабные АС и материалы нефотографических съемок.

Детальный уровень.

Предусматривает изучение конкретных параметров состояния и измерения геологической среды на полигонных площадках в десятки км² в местах активизации опасных геологических процессов и очагах интенсивного техногенного воздействия. Масштаб исследований 1:10000 и крупнее.

Результатами мониторинга является комплект карт и схем условий изменений геологической среды и прогнозных карт. Эти результаты являются основой для составления банка данных и используются для построения моделей изменения ландшафта, состояния подземных вод и т.д.

Заключительным этапом исследований является выдача рекомендаций природопользователю по ликвидации вредных последствий на окружающую среду.