О. Калинина - Основы аэрокосмофотосъемки

Калинина О. Н., Судариков В. Н.

Основы аэрокосмофотосъемки

Введение

В основном дистанционные методы исследования Земли получили развитие во второй половине 20 века. Сущность дистанционных методов заключается в исследовании Земли на расстоянии: с высокой горы, с самолета, с искусственных спутников Земли. Называются они соответственно – аэрометоды и космометоды.

Сущность аэрометодов заключается в использовании авиации для улучшения качества и ускорения выполнения различных видов наземных работ. Помимо геологии аэрометоды применяются в различных областях народного хозяйства: сельском хозяйстве, лесном ведомстве, топографии, археологии, географии, строительстве крупных объектов (мостов, ГЭС, АЭС, магистралей, трубопроводов и т. д.), военном ведомстве и др. Использование аэрометодов в военном ведомстве дало существенный толчок в их развитии.

Аэрометоды при геологических исследованиях основываются на проведении:

а) аэровизуальных геологических наблюдений;

б) проведения аэрофотосъемки, аэрогеофизических исследований, проводимых с помощью геофизических приборов, установленных на борту самолета.

Перечисленные виды работ, которые могут производиться как раздельно, так и в различных комбинациях, составляют вместе с наземными геологическими работами единый комплекс.

Аэрофотогеологический метод в виду высокой информативности является наиболее широко применяемым методом при геологической съемке, предусматривающий геологическое дешифрирование аэроснимков. Фотоснимки, в принципе, весьма информативный материал. Даже если взять бытовые фотоснимки. По снимку можно без усилий определить к примеру пол, возраст, масть, расу, общий облик людей, а специалисты определят даже болезнь запечатленного человека, его характер.

Аэроснимки – это объективный дополнительный материал, необходимый для решения геологических задач.

1 История развития аэрофотосъёмки

1.1 Начальный этап использования фотосъёмок в геологии

Первые фотографии с воздуха (с воздушного шара) были сделаны во Франции в 1855 г. Таким способом был составлен точный план Парижа. Фотографирование земной поверхности с геологическими целями впервые применил французский геолог ЭмеЦивиаль (1858-1882 г.г.). Им проводилось фотографирование Альп с высоких вершин и выделение на снимках геологических контуров.

С развитием авиации применение аэрофотосъемок быстро расширилось. Значительным событием было аэрофотосъемка Больших Медвежьих озер в Северной Америке в 1933 г., позволившие обнаружить крупные дайки рудоносных пегматитов.

Применение аэрофотосъемки при геологических исследованиях в нашей стране было осуществлено в начале 30-х годов по инициативе академика А.Е. Ферсмана. Более детально при этом были изучены нефтеносные районы Ферганы и Азербайджана. Впоследствии применение аэрофотосъемки продолжалось развиваться, охватывая все большие регионы в нашей стране. С помощью аэрометодов в Северной Америке были открыты месторождения железа, меди, ртути (статья В. Левингса 1945 г.). Но это были разрозненные случаи применения аэрометодов. В целом аэрометоды сыграли выдающуюся роль в изучении громадных пространств Крайнего Севера – заполярных областей СССР, Канады, Аляски, а так же африканских и азиатских пустынь. Новая методика нашла широкое применение во всех отраслях практической геологии, а также в поисковой и инженерской, открыв дополнительные возможности для прогноза. В пятидесятых годах в США проводилась аэросъемка с целью поисков нефтяных структур даже на мелководных участках моря.

В 1954 г. было постановление Министерства геологии и охраны недр СССР об обязательном применении аэрометодов при производстве геологических работ.

1.2 Исследования Земли из космоса

20 век – век развития космонавтики. Идея создания космических аппаратов сначала связывалась только с изучением планет Солнечной системы и далеких миров. Однако, развитие космонавтики вызвало прогресс «земных» отраслей науки и техники. Внеатмосферная астрономия и физика дала возможность изучать источники ультрафиолетового и рентгеновского излучения, поглощаемого атмосферой; дальнейшее развитие получила радиоастрономия.

По объему используемой информации первое место занимает метеорология. Стало возможным сопоставить весь накопленный опыт наземной метеорологии с данными, полученными с искусственных спутников земли, и убедились в объективности существовавших гипотез. Стало возможным более оперативно и с меньшими затратами составлять прогнозы, а также более уверенно составлять долгосрочные прогнозы.

В сельском хозяйстве космическая информация дает возможность вести учет и оценку земель, следить за состоянием сельскохозяйственных угодий, поражения их вредителями.

Одна из проблем, которая стоит перед лесным хозяйством страны – разработка учета и составления карт лесов – уже решается с помощью космических съемок. Это позволяет учитывать лесные ресурсы, обнаруживать очаги лесных пожаров, учитывать поврежденные участки.

С применением спутников ведутся работы по исследованию Мирового океана. Измеряется температура поверхности океана, наблюдаются морские течения и скорость их, изучается ледяной покров и загрязнения вод. Спутниковая информация может использоваться для поиска промысловых скоплений рыбы по акватории Мирового океана.

Специальные спутники связи дают возможность вести и принимать передачи из самых отдаленных уголков планеты. В космосе проводятся эксперименты по различным направлениям науки и техники.

На глобальном уровне изучение Земли возможно только с помощью космической информации. Это позволяет изучать нашу планету как единый механизм и перейти к описанию локальных особенностей ее строения, исходя из нового уровня наших знаний.

Возникла новая наука – космическое землеведение, часть которой – космическая геология. Она изучает вещественный состав, глубинную и поверхностную структуру земной коры, закономерности размещения полезных ископаемых.

1.3 Основные этапы развития космонавтики

Первый в мире искусственный спутник Земли был запущен в СССР 4 октября 1957 года. Далее в космос вышли США (1 февраля 1958 г.), третьей стала Франция (26 ноября 1965 г.), четвертой – Япония (11 февраля 1970 г.), пятой КНР (24 апреля 1970 г.), шестой – Великобритания (28 октября 1971 г.), седьмой – Индия (18 июля 1980 г.). В последнее время к ним присоединились Канада, Италия, Бразилия. Кроме США все другие ИСЗ были выведены на орбиту отечественными ракетоносителями. С помощью первого спутника впервые удалось измерить плотность верхней атмосферы и получить данные по распространению радиосигналов в ионосфере. Затем запускались ИСЗ различного предназначения (научные исследования в области астрофизики, геофизики, медицины и биологии, изучения природных ресурсов океанов).

12 апреля 1961 года состоялся полет в космическом пространстве первого космонавта Ю.А. Гагарина на корабле «Восток». Полет продолжался 108 мин. 6 августа 1961 года летчик-космонавт Г. Титов впервые сфотографировал Землю из космоса. Эту дату можно считать началом планомерной космической фотосъемки Земли. Первая орбитальная станция «Салют» была запущена в апреле 1971 года и затем станция второго поколения «Салют-6», запущенной в сентябре 1977 года. Последняя имела 2 стыковочных узла. На нее периодически поставлялись грузы, в т. ч. и научная аппаратура. На «Салют-6» обитали многочисленные интернациональные экипажи.

19 апреля 1982 г. на орбиту выведена долговременная станция «Салют-7» более модернизированная.

Важным направлением дальнейших исследований стало изучение с помощью космонавтики планет земной группы и других небесных тел Галактики. Исследованы Луна, Венера, Марс. 14 сентября 1959 года наша автоматическая станция «Луна-3» достигла поверхности Луны. В 60-х годах американцы совершили высадку на Луну.

Одновременно в настоящее время в космическом пространстве находится свыше 2000 ИСЗ.

1.4 Аэрогеология в США

В США дешифрирование аэроснимков рассматривается в известной мере как самостоятельная отрасль и предусматривается возможность составления «фотогеологических карт» вне связи с полевыми исследованиями. Отсюда термины «фотогеология», «фотогеолог». (Аэрофотогеология – В. Миллер и К. Миллер, 1964 г.). Полевые же работы производятся при этом другими людьми. Тем самым нарушается строгая преемственность работ на предварительном и полевом этапах. В СССР (там, в основном сформировались методики работ и инструкции) использование материалов аэрофотосъемки – непременныйсоставной элемент общей методики геологического картирования. Дешифрирование аэроснимков и производство полевых работ в этом случае осуществляется одними и теми же ответственными исполнителями.