Аэрокосмические методы в геологии

    НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

    ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ  ФАКУЛЬТЕТ

    КАФЕДРА ОБЩЕЙ И РЕГИОНАЛЬНОЙ ГЕОЛОГИИ 
 
 
 
 
 

    Семёнова  Софья Андреевна

    Курс  I, группа (853) 
 

    Курсовая  реферативная работа 

    АЭРОКОСМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В ГЕОЛОГИИ 
 
 
 
 
 
 

    Руководитель

                                                   (cт. преподаватель Соловецкая Людмила Владимировна) 

    Рецензент

                          (Черкасов Александр Александрович, 8503) 
 
 
 
 

    Новосибирск

    2009

    АННОТАЦИЯ  

    Информация, полученная с помощью космических  методов исследования, дала геологам очень богатый материал. Данные методы помогают решать в глобальном масштабе важнейшие проблемы теоретической геологии и подтверждать основные закономерности размещения полезных ископаемых. Сегодня аэрокосмические исследования природных ресурсов Земли и окружающей среды приобрели большое значение в решении многих геологических задач. Постепенно исследования привели к формированию дисциплины – аэрокосмического зондирования.

    Эти вопросы применения аэрокосмических  методов в геологии рассмотрены в данной, предназначенной для широкого круга читателей курсовой реферативной работе.

    Работа  разделена на 6 глав, некоторые из которых на разделы. Она содержит 11 рисунков и 3 таблицы, и составляет 31 страницу.  
 

    ANNOTATION  

    The information received by means of space methods of research, has given to geologists very rich material. The given methods help to solve on a global scale the major problems of theoretical geology and to confirm the basic laws of placing of minerals. Today space researches of natural resources of the Earth and environment have got great value in the decision of many geological problems. Gradually researches have led to discipline formation - space sounding.

    These questions of application of space methods in geology are considered in the given, course abstract work intended for a wide range of readers. Work is divided into 6 heads, some of which on sections. It contains 11 drawings and 3 tables, and makes 31 pages. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

СОДЕРЖАНИЕ 

Аннотация                                            2

Введение            4

Глава 1. Исторический очерк         5

1.1. С чего начиналось применение аэрофотосъёмки  в геологии   5

1.2. ДЗЗ            6

1.3. ГИС           8

Глава 2. Объекты изучения, цели и задачи аэрокосмических методов    9                                                                        

Глава 3. Физические основы дистанционных исследований              10

Глава 4. Современные средства исследований                16

    4.1. Российская космическая система  ДЗЗ                           16

    4.2. Цифровые системы съёмки                            20

Глава 5. Связи с другими научными дисциплинами               24

Глава6. Исследования, проводимые в институтах геологического профиля Новосибирского Центра СО РАН и лекционные курсы ГГФ НГУ.                       25

Заключение                                28

Словарь основных терминов                  29

Список  использованной литературы                        30 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    ВВЕДЕНИЕ

    Я решила выбрать данную тему работы, в связи с тем, что аэрокосмические методы исследования с момента их появления в геологии всегда были и будут актуальны, особенно для России с её просторами, огромными расстояниями, неразвитой инфраструктурой.

    Необходимо  также отметить, что площади известных горнорудных районов в геологическом отношении довольно хорошо изучены и обследованы. Поэтому здесь можно рассчитывать, главным образом, на выявление скрытых рудных объектов (глубоко залегающих и/или перекрытых рыхлыми отложениями). Это требует перехода на новые технологии прогноза и поиска месторождений, которые позволяют на начальном этапе в короткие сроки при минимальных затратах средств значительно сократить размер перспективных площадей для постановки детальных глубинных поисковых работ. И здесь на первый план также выходят дистанционные методы геологических исследований.

    Особо важным обстоятельством является то, что космические съемки (КС) являются высоко экологичными. При их выполнении не нарушается целостность и не происходит загрязнения исследуемых территорий.

    Очевидным преимуществом данных КС является: - объективность и метричность  исходной информации; - обзорность, непрерывность, наглядность и требуемая детальность; - использование цифровых средств  получения информации и обработка  данных в среде геоинформационных систем; - естественная генерализация и повышенная глубинность; - высокая информативность, обусловленная возможностью получения данных в широком диапазоне спектра электромагнитного излучения. А относительно низкая стоимость, позволяет сократить сроки и повысить результативность геологоразведочных работ.

    Приступая к работе, я наметила для себя следующие задачи: ознакомиться с исторической стороной вопроса, изучить и рассмотреть методы дистанционного исследования Земли, узнать с помощью каких приборов и каким образом происходят эти исследования. Понять как и для каких геологических задач  применяют аэрокосмические методы исследования в геологии. Обобщить найденную информацию и усвоить полученные знания, и применить их в последующем изучении дисциплин, читающихся на кафедре общей и региональной геологии. 
 
 
 

    1. ИСТОРИЧЕСКИЙ ОЧЕРК

    1.1 С чего начиналось применение аэрофотосъёмки  в геологии

    Во  Франции в 1855 году с воздушного шара были сделаны первые фотографии с воздуха, для составления плана Парижа. Потом в 1860-х годах французский геолог Эме Цивиаль фотографировал Альпы с высоких вершин, и на фотографиях выделял геологические границы, т.е. он впервые применил фотографирование  земной поверхности с геологическими целями.

    С этого момента использование  фотографий с геологическими целями начало набирать обороты. Особенно ускорился прогресс развития аэросъёмки с появлением авиации. Под аэрофотосъёмкой или воздушным фотографированием понимают фотографирование земной поверхности с воздухоплавательных и летательных аппаратов.

    В начале аэрофотосъёмку использовали для  составления карт, планов, для помощи в строительстве мостов, плотин, дамб, авто и железнодорожных дорог, в помощь людям для исследования новых территорий.

    Инициатором внедрения аэрометодов в геологические и географические исследования в Советском Союзе следует считать академика Ферсмана А.Е., который ещё в 1927 году, выступая в печати, придавал огромное значение роли самолёта  при географических исследованиях. С 1931 года создаются различные научные и производственные организации, специализирующиеся на изучении и применении результатов аэрофотосъемок в проведении различных геологических работ. Разрабатываются методические пособия и рекомендации, издаются монографии, учебники и справочники в которых обобщен опыт использования аэросъемочных работ для решения задач прикладной геологии.

    В 1950-е годы  наряду с общим развитием  отдельных видов аэрометодов, применяемых  в геологии, наблюдается и их значительная обособленность. В совершенно самостоятельный  вид выделились аэрогеофизические работы, среди которых основное место принадлежит аэромагнитной и аэрорадиометрической съёмкам.

          Под редакцией Еремина  В.К в 1971 г. лабораторией аэрометодов, было издано методическое пособие по применению аэрометодов при геологических исследованиях.

          В настоящее время  аэрометоды вошли составной частью во все виды  геологических исследований. Они в обязательном порядке используются при производстве геологосъемочных и поисковых работ всех масштабов, а также при изучении тектоники и неотектоники, структур рудных полей, гидрогеологических и инженерно-геологических изысканиях, изучении геологического строения мелководных водоемов, участков шельфа и т.д.

          Однако, для решения  ряда геологических задач даже высотные аэроснимки, полученные с высот свыше 20 км и имеющие масштаб около 1:100 000 оказались малоинформативными.

          В геологии в настоящее  время используются результаты различных  видов съемок. Основными из них являются фотографическая, телевизионная, радиолокационная, инфракрасная (тепловая), сканерная, лазерная.

    По  материалам аэрофотосъёмки составляют геоморфологические, геологические, тектонические и инженерно-геологические карты и планы участков строительства многих крупных гидроузлов. 
 
 

    1.2. ДЗЗ

    Хотелось  бы остановиться на термине «дистанционное зондирование», неоднократно встречающемся в тексте. Этим термином ещё в советской литературе принято было переводить английское «Remote Sensing», что, строго говоря, неверно. Sensing скорее означает получение информации, идентификацию или индикацию, причём в нашем случае она осуществляется в основном путём регистрации естественного излучения, реже (при радарной съёмке) излучения, отражённого от посланного искусственного источника. Что же касается термина «зондирование», то в геологии им обозначают способы исследования литосферы, осуществляемые путём возбуждения искусственных сигналов, регистрации и интерпретации «откликов» на них земных недр (сейсмическое зондирование, электрозондирование и т.п.). (П. Кронберг, 1988)

    Со  второй половины 80-х годов в развитии технических средств ДЗ начался переход от использования фотоматериалов как носителей информации к цифровым системам, строящим изображения на магнитных носителях. Это привело к повышению динамического диапазона и линейности регистрации, появлению метрологически обеспеченных, оптически совмещённых по различным спектральным каналам цифровых дистанционных материалов, ориентированных не на визуальную, а на инструментальную (компьютерную) обработку. (Архипов В. С. И др., 2000)

    В 1970-х годах и даже в начале 1980-х основная деятельность по компьютерной обработке данных дистанционного зондирования (ДДЗ) в мире была сосредоточена в ограниченном числе организаций геологического профиля и не только: у непосредственных поставщиков данных, т.е. у тех, кто принимал и распространял информацию с космических спутников, или в крупных научно-исследовательских учреждениях, зачастую военного или астрономического профиля, связанных с космическими исследованиями Земли и планет или с проблемами обработки изображения. Как правило, такие организации отличались хорошим техническим оснащением по меркам того времени. Несмотря на то, что трудились в таких организациях довольно большие научные коллективы, приоритетными были разработки различных методов обработки изображения, а осуществляли их в основном математики и программисты, а не представители прикладных наук (географы, геологи, лесники, ботаники, почвоведы и др.). Обычно результатом работ таких коллективов являлись уникальные пакеты программ, а не коммерческие универсальные продукты. В производственных объёмах осуществлялась, как правило, лишь предварительная обработка ДДЗ. Тематическое дешифрирование имело в основном характер научного эксперимента.

    В России в начале 1990-х годов начали функционировать космические многоспектральные и радиолокационные системы получения дистанционной информации в цифровом виде МСУ-М, МСУ-СК, МСУ-Э, Алмаз, а также фотографические системы высокого пространственного разрешения КФА-1000, МК-4, КФА-3000, ТК-350, КВР-1000. За рубежом широко используются данные многоспектральных и радиолокационных космических съемок систем Landsat MSS, EТМ+ (США), Spot (Франция), ERS (Европа), JERS-1, ADEOS (Япония), RADARSAT (Канада). В настоящее время общедоступными и активно распространяемыми для потребителей являются данные спутниковых съемочных систем LANDSAT, SPOT, IRS, QUICKBIRD, IKONOS, ORBVIEW, Ресурс.

    Возможность и необходимость использования  материалов ДЗ для решения широкого круга задач в области геологии и недропользования были показаны на различных примерах и декларативно отражены в ряде инструкций. Но работы такого плана, не смотря на их очевидную высокую информативность и относительную дешевизну, не нашли самого широкого применения, за исключением отдельных ведомства (во времена СССР) или компаний (в настоящее время). В первую очередь это обусловлено неудачными попытками фирм геологоразведочного профиля, не имеющих специальной базы (подготовленных специалистов по обработке и дешифрированию космоматериалов и в области ГИС-технологий, специальных программных продуктов и соответствующей вычислительной техники), получить качественную информацию из материалов КС.