§ 95. Применение аэрофотосъемки и наземной фототеодолитной съемки для исследования ледников

Ледники как аккумуляторы пресной воды играют большую роль в жизни на Земле. В нашей стране насчитывается около 27 000 ледников, часть из которых находится в горных районах Средней Азии и Кавказа, например ледник Федченко на Памире и ледники Эльбруса на Кавказе.

Для решения целого ряда гляциологических задач, связанных с возникновением и существованием ледников, законами их дви­жения, ведутся стационарные и экспедиционные наблюдения за ними. Для этого используют различные физические приборы, гео­дезические измерения и фотоснимки, полученные с помощью кос­мической съемки, аэрофотосъемки и наземной фототеодолитной съемки, позволяющие получить не только качественную, но и ко­личественную информацию об общем состоянии ледника и его от­дельных частей.

С помощью физических приборов изучают количество выпада­ющих осадков, спектральную отражательную способность льда, фирна, снега и т. д. Геодезические методы с использованием пря­мой и обратной засечек, триангуляции, створных измерений и др. позволяют определить направление и скорость перемещения от­дельных точек ледника. Космическая съемка и аэрофотосъемка в основном используются для дешифрирования ледниковых обра­зований, связанных с выявлением изменений границ оледенения, мощности ледника и его объема, а также для прогнозирования начала катастрофических подвижек пульсирующих ледников пу­тем выявления в областях их питания ледяных волн, которые со­здают огромные напряжения в концевых частях ледников, при­водящие к отрыву ледяной массы и ее быстрому сползанию.

Аэрофотосъемка используется для фиксации пространственного положения ледников путем составления топопланов стереофототопографическим методом, изложенным в гл. 14.

Наземная фототеодолитная съемка используется для составле­ния карт концов ледников, являющихся наиболее динамичными их частями, а также для определения изменений ледника за раз­личные промежутки времени.

Более полную информацию о ледниках получают при исполь­зовании комбинированных методов съемки в различных сочета­ниях. Например, с помощью наземной фототеодолитной съемки ведется составление топокарты, а аэроснимки используются для закрытия «мертвых» пространств и дешифрирования гляциологи­ческой ситуации; или составление топокарты производится аэрофототопографическим методом, а необходимое для этого плановое и высотное обоснование осуществляется с помощью фототеодолит­ной съемки. В настоящее время используется и третий вид ком­бинированной съемки — сочетание фототеодолитной съемки с перс­пективной аэрофотосъемкой, выполняемой с вертолета. Здесь по перспективным снимкам аналитическим методом строится цифро­вая модель на те участки ледника, которые недоступны для фото­теодолитной съемки.

Из всех рассмотренных выше способов получения количествен­ной информации о ледниках наиболее точным является геодези­ческий. Однако он весьма трудоемкий и не дает возможности су­дить о состоянии всего объекта в один и тот же момент времени. В этом отношении фототеодолитная съемка, несомненно, обладает рядом преимуществ, вытекающих из самого принципа съемки. Применительно к данному объекту теоретические и практические основы способа не отличаются от фототопографической съемки, из­ложение которой приведено в гл. 13. Здесь используются одни и те же зависимости, то же съемочное оборудование и способы обра­ботки материалов.

Как правило, составление крупномасштабных тематических карт ледников производится с помощью стереоавтографа и технокарта или на аналоговых универсальных приборах (например, на стереопланиграфе или стереометрографе), предназ­наченных для обработки аэрофотоснимков и оборудованных переключающими устройствами осей пространственной системы координат.

На рис. 120 представлен фототеодолитный снимок ледника, а на рис. 121 — его изображение на аэрофотоснимке. Обработка производилась на стереоавтографе Орель-Цейса. Фрагмент тема­тической карты на район ледника представлен на рис. 122.

Другой задачей при гляциологических исследованиях является определение изменений пространственного положения ледников как за отдельные периоды времени, так и за промежутки в один-два года. Она решается путем повторных съемок и камеральной обработки полученных снимков. Повторные съемки стараются про­изводить с одних и тех же станций фотографирования, которые закрепляются скальными марками. При камеральной обработке геодезическое ориентирование фотограмметрической модели про­изводят по контрольным точкам, полученным из предыдущих съе­мок, или по неподвижным склонам, изображенным на планах прошлых лет.

Путем картометрирования разновременных планов получают сведения: об изменениях концов ледника, площади, объема, углов наклона, о высоте поверхности и мощности ледника. Кроме этого, с помощью короткопериодических съемок можно определить по­верхностную скорость ледника на основе измерения параллаксов смещения подвижных точек ледника по разновременным снимкам, снятым с нулевого базиса. Практическая реализация этого спо­соба осуществляется следующим образом. Вначале с борта лед­никовой долины производят при нормальном случае съемку уча­стка поверхности ледника в направлении, перпендикулярном к его движению, при этом точки базиса закрепляют скальными мар­ками. Повторную съемку выполняют лишь с левого конца базиса с сохранением прежних элементов ориентирования снимка. В ре­зультате получают три снимка. Два из них образуют обычную стереопару, по которой определяют смещения точек по оси Y. По разновременным левым снимкам получают стереопару нулевого ба­зиса, по которой измеряют псевдопараллаксы всех подвижных точек.

Проверку элементов ориентирования повторного снимка осуще­ствляют по неподвижным точкам объекта, на которых продоль­ные и поперечные параллаксы должны равняться нулю. Прой­денный путь подвижной точки на леднике за соответствующий промежуток времени вычисляют по формуле S = p_sY/f, где p_s — измеренный параллакс смещения.

Величину поверхностной скорости движения льда определяют по формуле V=S/t, где t — период времени определения скорости движения ледника (в сутках).

Так как поверхностная скорость меняется во времени, то в ре­зультате получается среднее значение вектора суточной скорости. Точность определения скорости составляет m_v/V = 7 %.