Лекция 13
.docЛекция №13
-
Дистанционные поиски грунтовых вод
-
Использование материалов аэро- и космической съемок при создании геоинформационных систем.
1. ДИСТАНЦИОННЫЕ ПОИСКИ ГРУНТОВЫХ ВОД
Поиски пресных и слабоминерализованных грунтовых вод имеют огромное значение в сельскохозяйственном производстве, особенно в водообеспечении скота в южных районах отгонного животноводства.
Гидрогеологическое дешифрирование аэро- и космических снимков выполняют с целью обнаружения грунтовых вод, определения глубины их залегания, степени минерализации и территориального расположения. Используют два варианта гидрогеологического дешифрирования:
1) индикационный
2) ландшафтный.
В первом варианте поиск ведут с использованием внешних признаков наличия грунтовых вод — определенных видов растений и их сообществ, типов почв. Этот вариант наиболее распространен. Он прост, доступен, но требует большого объема работ для определения гидрогеологической характеристики территории в целом.
Ландшафтный вариант основан на использовании взаимосвязи гидрогеологических характеристик с определенными типами таксономических единиц ландшафта, например фаций и урочищ.
При визуальном дешифрировании индикаторов используют преимущественно прямые признаки. Наибольшее значение имеет тон фотоизображения. Тоновые различия зависят от видового состава и фазы вегетации растительности, проективного покрытия и типа почв.
Пырей с солодкой, пырей с верблюжьей колючкой, типчак с житняком — индикаторы залегания пресных грунтовых вод, а также тамариск, песчаная полынь, вейник, мятлик и др. обладают сравнительно невысокой отражательной способностью в видимой области спектра. Полынь белая и солончаковая, пырей солевыносливый, солянка однолетняя и др. характеризуются большей яркостью. Поэтому в зеленый период вегетации на аэрофотоснимках масштабов 1:10 000... 1:25 000, полученных в спектральной зоне 0,6...0,7 мкм, растения-индикаторы по тону изображения разделяются достаточно надежно. По мере выгорания растений на возвышенных участках местности возрастает яркостный контраст понижений с еще зеленой растительностью на линзах пресной воды. Понижения с солеными грунтовыми водами отличаются большей яркостью. Их изображения имеют неровную пятнистую текстуру со светлой каймой выцветов соли.
В период, когда растительность выгорает повсеместно и не различается по яркости, индикационный приоритет переходит к почвам. Почвы западин с минерализованными грунтовыми водами ярче, чем с пресными.
Оптимальным сезоном аэрофотосъемки для гидрогеологических изысканий является весна — начало лета.
Примерная технология работ:
-
изучение индикаторов и их дешифровочных признаков на ключевых участках,
-
предварительное камеральное дешифрирование снимков,
-
полевой контроль и уточнение результатов дешифрирования.
В качестве перспективных способов гидрогеологических изысканий может служить радиолокационное глубинное зондирование, выполняемое параллельно с обычной аэрофотосъемкой. Материалы аэрофотосъемки, в частности фотосхемы, служат для привязки данных радиозондирования и изготовления гидрогеологической фотокарты.
2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ АЭРО- И КОСМИЧЕСКИХ СЪЕМОК ПРИ СОЗДАНИИ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
В различных областях человеческой деятельности стремительно развиваются информационные технологии. В общем понимании информационная технология включает:
-
теорию,
-
методы,
-
средства,
-
системы,
-
направленные на сбор, обработку и использование информации.
Существуют специализированные пространственные информационные системы для работы с информацией об объектах, явлениях и процессах, имеющих определенное место в координатном пространстве. Такие системы принадлежат к классу географических информационных систем, обозначаемых сокращенно ГИС. При организации и управлении территорий, ведении кадастра и мониторинга земель применяют геоинформационные системы, которые представляют собой модель пространственного размещения объектов местности с соответствующей смысловой (атрибутивной) информацией о каждом из них. ГИС представляет собой инструмент для принятия практических решений определенной тематической направленности на основе всеобъемлющей информации, хранящейся в ее среде. Геоинформационные технологии это процесс:
-
организации,
-
связи,
-
манипулирования,
-
анализа,
-
представления пространственных данных.
ГИСы имеют различную организацию, поэтому круг и сложность решаемых задач также широки и разнообразны. Например, можно ограничиться получением статистической информации о конкретном землевладении и регистрации земельной собственности или выполнить анализ глобальных проблем, связанных с сохранением экологического равновесия в зонах деятельности предприятий. С помощью ГИС можно выполнять:
-
мониторинг народонаселения,
-
производства сельскозяйственной продукции,
-
последствий природных катастроф,
-
оптимизацию маршрутов движения общественного или личного транспорта,
-
расположения площадок под промышленное или жилищное строительство,
-
проложения трубопроводов, линий электропередач, дорог и т. п.
Любая геоинформационная система состоит из пяти основных компонентов:
-
аппаратные средства;
-
программное обеспечение;
-
данные;
-
исполнители;
-
методы.
Аппаратные средства представляют собой различные типы компьютеров. Это могут быть отдельные персональные компьютеры и связанные в единую сеть посредством мощного сервера.
Программное обеспечение ГИС позволяет выполнять различные операции по вводу, хранению, анализу и визуализации пространственной информации. Программы включают отдельные составляющие: модуль ввода картографической информации и действий с ней; систему управления базой данных; программу запроса пространственной информации, ее визуализации и анализа, графический пользовательский интерфейс для оперативного доступа к хранящейся информации. В некоторых ГИС используется дополнительное программное обеспечение для решения специальных задач, например для автоматического проектирования или тематического углубленного статистического анализа.
Данные, хранящиеся в информационной базе, являются наиболее важным компонентом ГИС. Прежде всего, это планово-картографическая основа, получаемая пользователем с помощью программного обеспечения самой ГИС или приобретенная у других производителей данной продукции. Создание планов и карт в рамках самой ГИС можно осуществлять по материалам наземной геодезической съемки или фотограмметрическим методом, по аэро- и космическим снимкам. Смысловую и статистическую информацию получают из соответствующих организаций и подразделений в виде отчетов, таблиц, картограмм и т. п. При работе со снимками основную информацию получают в процессе дешифрирования. В ГИС объединяются данные о пространственном положении объектов с атрибутивной информацией о них, при этом существующие в ее среде системы управления базой данных (СУБД) позволяют систематизировать сведения, управлять информационными потоками и использовать их для решения конкретных задач.
Исполнители, работающие с программными средствами ГИС, разрабатывают стратегию оптимального использования возможностей системы при реализации поставленной задачи. Квалификация исполнителей определяется знаниями компьютерных технологий, аэро- и космической съемки, фотограмметрии и дешифрирования, геодезии, картографии и в направлениях областей исследования, например землеустройстве, кадастре или планировке поселений.
Методы представляют собой сочетание оптимально составленного плана работы, соответствующего специфике конкретной решаемой задачи и возможностям геоинформационной системы. Выбор метода, строгость его организации и исполнения определяют успех и эффективность применения ГИС.
Современные геоинформационные системы, как правило, имеют подсистемы обработки аэро- и космических фотографических или нефотографических (радиолокационных и тепловых) снимков. Получаемые в результате ортофототрансформирования изображения являются основой для создания базовых топографических планов и карт, которые в свою очередь представляют собой в ГИС базу для пространственного размещения информации. Преобразовывать цифровые изображения можно не только в прямоугольную систему координат, но практически в любую из применяемых в картографии. В процессе создания ортофотоизображений программными средствами улучшается качество изображений: проводится выравнивание по оптической плотности, повышается проработка деталей в тенях, изменяется контрастность изображений, цвет изучаемого класса объектов и т. п. Улучшение качества изображения способствует повышению точности фотограмметрической обработки и интерпретации изображений.
ГИС могут быть специального назначения для решения довольно узкого тематического круга задач или многофункциональные, применяемые для сбора, анализа информации и составления оптимальных проектов широкого спектра человеческой деятельности.