О ЧЕМ МОЛЧИТ КАРТА
В.Макарова.
Один из инструментов интенсивного наблюдения за природными
процессами -- аэрофотосъемка. Онa появилась в начале столетия.
Использовалась военными с разведывательными целями, топографами
для составления карт по изучению ресурсов, главным образом,
древесного сырья. В начале 70-х годов -- новый бум, он связан с
появлением космических снимков. Это может быть фото съемка с
космических станций или спутниковая телевизионная съемка.
О том, как работают с аэрокосмическими снимками, как их
дешифрируют рассказывает Сергей ВАСИЛЬЕВ, кандидат
биологических наук, заведующий лабораторией биологии почв
Института почвоведения и агрохимии СО РАН.
-- Мы работаем с аэроснимками -- крупномасштабными
черно-белыми или цветными фотоизображения. Они могут быть сделаны в
различных зонах спектра: в инфракрасной или в зонах видимого
света. Существует радиолокационная съемка. Доступны космические
снимки со станции "Союз" и различного рода телевизионная
информация, которую ппередают с помощью радиосвязи, в частности, в
Новосибирске. Центров получения и обработки космических данных не
так много, и один из них -- в нашем городе. Телевизионные
изображения становятся все детальнее, информативнее для изучения.
Та съемка, которую мы используем, имеет разрешение порядка 35-40
метров в одном пикселе (элементе изображения). Хорошо различаются
породы деревьев, возрастная стадия, отделяются типы болот и
лугов, характер увлажнения, различного рода антропогенные
воздействия.
-- Кому предназначены аэрокосмические снимки?
-- Аэроснимки давно используются для составления топографических
карт, для маркшейдерских работ. Геологов интересует рельеф,
месторождения различных полезных ископаемых. Пользуясь
аэрофотоснимками, можно примерно определить залежи какого-либо
минерального сырья, объекты для полевых обследований и т.д.
Своеобразная область применения -- поиск газа и нефти.
Месторождения, как правило, формируются там, где есть
куполообразный подъем горных пород. Существует метод поиска этих
поднятий и определения мест бурения разведочных скважин. Поиск
нерудного сырья -- песков, суглинков, торфяников также
осуществляется с помощью аэросъемки. Занимаются дешифрированием и
экологи: лесники, почвоведы, землеустроители. В нашем институте
мы работаем по составлению атласа земельных ресурсов,
разрабатываем специальные почвенные карты, карты растительности и
здесь нам необходимы аэрокосмические снимки.
 |
|
Телевизионное изображение участка тайги Западной Сибири. Темным
цветом выделяются участки леса (А), которые располагаются вдоль
речных долин (B). Часть лесов сгорела, и на их месте светлым тоном
выделяется гарь (С). Междуречные территории сплошь покрыты
выпуклыми болотами (D). Мелкие черные пятнышки на их поверхности
-- небольшие озерки. Этот участок тайги не освоен, здесь нет ни
поселков ни дорог. Тонкие белые пересекающиеся линии -- это
параллели и меридианы, которых, естественно, на настоящих снимках
нет, и они нанесены уже с помощью компьютерной обработки.
|
-- Что видят на снимках специалист и неспециалист? Как научиться
дешифрировать снимки?
-- Я ставил такой опыт. Предлагал своему десятилетнему сыну
нарисовать на аэроснимке то, что он видел. Практически он выделял
те же контуры, что и я сам. Только он не знал, что отделял, что
означали границы. Вот и вся разница. Специалист при
дешифрировании представляет модель того участка, который он
отрисовывает. Если у человека нет последовательных моделей
приближения от реальности, которую, например, видишь из самолета,
к аэроснимку, то бесполезно ему что-то объяснять. Конечно,
нарисовать и отделить механически, что укажешь, он конечно может.
Должно пройти достаточно времени, чтобы он "вжился" в снимок,
обнаружил закономерности. Дешифрировать чаще всего приходится
снимки территорий, где никогда не был. И тут подходит метод
аналогий: применяют правила, которые определяются на сходных по
устройству территориях. Закономерность, с которой распределены
экосистемы, определяется рельефом. Рассуждаем так: вода катится
сверху вниз, верхние части более сухие, минеральных веществ там
меньше, они вымываются. Внизу более богатые почвы, более влажные,
соответственно разная растительность. И так далее... Пользуясь
такими простыми схемами, той физической моделью местности,
которую мы представляем, геологическими данными, рельефом, по
снимкам можно определить достаточно много.
-- Есть ли статистика изменений местности, ведь снимки одной и
той же местности делаются не один раз?
-- Ставили такой эксперимент: один и тот же снимок давали десяти
дешифровщикам и получали десять разных результатов. Причем, все
схемы дешифрирования были достаточно обоснованными. Так что, если
отслеживать изменения, то это должен быть один человек, съемка
должна быть выполнена в таких же условиях, в тот же сезон и т.д.
Автоматическое дешифрирование имеет свои проблемы. При печатании
аэроснимков всегда получается искажение цвета и тона по полю
изображения. Машине этого не объяснить. С телевизионными снимками
проще -- они получаются сканерным путем и многих оптических
аберраций и цветовых трансформаций можно избежать. Но опять же,
проследить изменения местности довольно сложно: остается
зависимость от времени съемки, от температуры, облачности,
идентичности климатических условий. Кроме того, машина не владеет
моделью местности, опытом человека. Поэтому качество
автоматического дешифрирования природных объектов в 1000 раз
хуже, чем авторское.
-- Можно с помощью снимков определить экологическую обстановку,
выявить очаг бедствия?
-- Можно. На снимках хорошо видны все антропогенные объекты
-- результаты деятельности человека, области подтопления, гари,
загрязнения, участки погибшего леса. Но есть и проблемы. Для
примера возьмем нефтедобывающую промышленность. Проблема
оперативного обнаружения нефтяных разливов связана с отсутствием
своевременной съемки и с тем, что не всегда доступна съемка,
сделанная раздельно в разных каналах спектра. По тону нефтяные
разливы на снимке выглядят точно как водоемы: темные пятна.
Визуально их не отличить. Однако, специалисты нашли, что если
рассматривать снимок в разных зонах спектра, то в некоторых из
них нефть "светится" не так, как вода. Но чаще делают проще: по
топокарте ищут водоем на участке, если его нет, значит, это --
искусственный котлован или нефтяной разлив.
Можно по нескольку раз в день получать телевизионные изображения
среднего разрешения. С их помощью возможно раннее обнаружение
лесных пожаров. Беда в том, что не всегда небо свободно от
облаков.
Очаги бедствия... Они могут быть вызваны природными процессами,
например, паводками. Область подтопления может быть не только
выявлена, но и достаточно оперативно предсказана с помощью
космических наблюдений. Другое дело -- состояние экономики. Оно
таково, что мы не в состоянии оперативно подготовиться к ним.
Очаги бедствия другого рода -- чрезмерная антропогенная нагрузка.
На Самотлорском месторождении, восславленном в 70-х годах, вся
местность рассечена дорогами, ЛЭП, которые соединяют между собой
буровые скважины. Озеро Самотлор разграничено отсыпками на
несколько самостоятельных водоемов. Каждый из них загрязнен
по-своему, имеет свой цвет. Озеро, конечно, погублено. Истинную
нагрузку -- площадь промышленных объектов и истинную нарушенность
-- площадь загрязнений, гарей, подтоплений, конечно же без
аэроснимков не определить.
-- Возможно восстановить природу после нефтеразработок?
-- Лесные экосистемы восстановятся сами. Они "съедят" нефть.
Через 100--120 лет на местах разработок вырастут леса, так же как
они вырастают после вырубок и пожаров. Разложение нефти в
обводненных системах идет гораздо хуже. Кроме того, на Севере
очень короткий вегетационный период и те штаммы бактерий,
"съедающие нефть", которые подходят, например, для Кувейта, здесь
не успевают работать. Но болота не гибнут. Они меняют свой тип.
Когда выплескиваются буровые растворы, соленые глубокозалежные
воды, нефть, когда болота засыпаются песком, пылью, копотью,
тогда северные болота получают большое количество минеральных
веществ -- начинается активное разложение торфа, растет
продуктивность растительности, начинает интенсивно расти
древостой, меняется флора. Болота становятся осоковыми, а не
моховыми. Появляются даже южные виды растений, к примеру, рогоз.
Природа не восстанавливается, она становится другой.
-- Хорошо это или плохо?
-- Невозможно сохранить природу такой, какой она была до
человека. Воздействие человека на биосферу огромно. Распаханы
степи, сведены огромные площади леса, сжигается ископаемое
топливо, в атмосферу выбрасывается множество несвойственных
природе химических соединений, исчезают целые виды животных и
растений. Все это плохо. Но по сравнению с изменениями самой
Природы наше влияние может оказаться ничтожным. Тысячелетние
изменения климата действуют на природные экосистемы намного
масштабней. Неизбежно будут вымирать виды, возникать новые... В
четвертичном периоде за последние два миллиона лет, пока
развивался человек, в результате многочисленных оледенений
исчезло колоссальное число видов растений и животных. Человек
эволюционирует вместе с Природой. Нам необходимо добывать
полезные ископаемые, пахать землю, строить жилье и транспортные
магистрали, развивать промышленность. За все это мы
расплачиваемся Природой. Эти траты неизбежны и поэтому важно, чтобы они
были предельно рациональны. Кстати и здесь аэрокосмические снимки
также необходимы. Планирование строительства и определение
оптимального с экологической точки зрения размещения промышленных
предприятий, определение ущерба, возникающего при строительстве и
оценка экологического риска -- все это невозможно без использования
аэрокосмической информации.
стр.
|
