3.1. Принципы дешифрирования аэрокосмических снимков

Дешифрирование (интерпретация) МДС визуальным способом является важнейшей составной частью геологических исследований с использованием дистанционных методов. В литературе приведены многочисленные толкования сущности дешифрирования МДС. С.П. Альтер утверждает, что дешифрирование представляет собой метод определения границ и истинного значения изучаемых предметов, явлений и процессов земной поверхности по их фотоизображению и внешнему отражению путем полевого и камерального изучения. По определению Л.Е. Смирнова, дешифрирование снимков – сложный процесс, в результате которого получается и используется информация об объекте исследования, заложенная в материалах съемки. С точки зрения Л.А. Богомолова, дешифрирование – получение информации об объектах местности (или, в более широком смысле, об объектах и явлениях географической оболочки) по их фотоизображению, основанное на знаниях закономерностей фотографического воспроизведения их оптических и геометрических свойств, а также на знаниях закономерных взаимосвязей пространственного размещения объектов. В приведенных выше определениях дана общая трактовка термина «дешифрирование».

Геологическое дешифрированиеесть метод изучения по аэрокосмическим снимкам морфологии земной поверхности и особенностей строения литосферы. Дешифрирование основывается на анализе взаимосвязей геологического строения с теми компонентами ландшафта, которые отражаются на аэрокосмических снимках.

Основными задачами, возникающими при дешифрировании геологических объектов, являются следующие:

1) исследование структурных форм литосферы, их взаимоотношений, генезиса и относительного возраста;

2) выявление и прослеживание на площади литолого-стратиграфических комплексов, анализ их пространственных и временных соотношений;

3) изучение степени отражения геологических объектов, в том числе погребенных структурных форм, в ландшафтных особенностях земной поверхности;

4) анализ геоморфологических особенностей территории, выяснение генезиса форм рельефа и их возраста;

5) изучение современных геологических процессов;

6) выявление рудоконтролирующих структур при прогнозировании и поисках полезных ископаемых;

7) оценка состояния и изменений верхней части литосферы в условиях техногенеза;

8) уточнение, детализация или создание новых карт (геологических, тектонических, геоморфологических, инженерно-геологи-ческих, сейсмического районирования, эколого-геологичес-ких, прогнозно-минерагенических и других).

При дешифрировании аэрокосмических снимков прибегают к трем основным методическим приемам:

1) сопоставлению снимков с фотоизображениями геологических объектов;

2) сравнению объектов в пределах одного снимка;

3) логической интерпретации дешифрируемых геологических обхектов, например, хорошо различимые на МДС и в рельефе земной поверхности карстовые формы (западины) свидетельствует о близком или поверхностном залегании карстующихся меловых пород.

По характеру используемых средств геологическое дешифрирование делится на визуальное, или глазомерное, визуально-инстументальное, производящееся с помощью стереоскопов, параллаксометров и других простейших приборов, и автоматизированное, выполняемое с применением специальных приборов и компьютерных средств. В полевых условиях геологи прибегают в основном к визуальному и визуально-инструментальному дешифрированию.

При геологическом дешифрировании используются как прямые признаки, отображающие на МДС непосредственно дешифрируемый объект, так и косвенные, передающие те или иные геологические свойства объекта не прямо, а через посредство других явлений: растительность, почвы, обводненность и т.п. Сложность геологического дешифрирования МДС заключается в многообразии объектов и изменчивости их изображения.

Прямые дешифрировачные признакиобъединяют рисунок и тон аэрокосмоизображения. Фоторисунок на МДС создают формы и элементы рельефа земной поверхности, литологический состав горных пород, растительный покров, элементы хозяйственной деятельности и другие ландшафтные особенности. Рисунок аэрокосмоизображения обусловлен геометрической формой и размерами объектов, характером границ.

Изображение на плановом снимке близко к ортогональной проекции и лишь высокие предметы по краям снимка видны наклоненными от центра. Обычно обращается внимание на направление и форму линейных границ и других элементов, площадную конфигурацию объектов и их объемную форму. При геологическом дешифрировании определяются угловые размеры наклона рельефа, падения слоистых толщ, сместителей разрывов, контактов интрузивных массивов и т.д. Изучаются также линейные размеры, площади и другие параметры объектов. Эти задачи решаются фотограмметрическими приемами.

Рисунок аэрокосмоизображения часто полностью подчинен геологическому строению и рельефу земной поверхности. В большинстве случаев своеобразный, хорошо фиксирующийся на снимках рельеф обусловлен структурными особенностями, литологическим составом, физическими свойствами или генетическими условиями формирования различных горных пород. Все эти факторы в силу различного проявления селективного выветривания и денудации, определенной избирательности эрозии и аккумуляции рыхлого материала отражаются на поверхности в виде характерных форм мезо- и микрорельефа, в развитии мелкой гидрографической сети и в характере распределения растительности.

Структура эрозионной сети отражает различные свойства горных пород и условия их залегания. Густота, ориентировка и сочетание речных долин и водотоков позволяют создать представление о водонепроницаемости, трещиноватости, литологическом составе пород, условиях их залегания, нарушенности разрывами и т.п.

Тон фотоизображения обусловлены яркостными характеристиками геологических объектов на МДС. При нормальном зрении удается различать 32 – 35 оттенков от белого до черного цвета. Тон изображения зависит от большого числа факторов, из которых основными являются: яркость и цвет объекта, технические условия фотографирования. Яркость объекта складывается из освещенности солнечным светом, свойств и отражательной способности его поверхности. Цветовые различия объекта зависят от окраски падающего света и от отражательной способности поверхности предмета. Попадая на свето-чувствительный слой пленки, отраженные лучи в зависимости от их окраски вызывают различную плотность изображения, по которой и судят о спектральной отражательной способности - цвете соответствующего объекта.

Большое значение при дешифрировании снимков имеет тень объекта – пространство, не освещенное прямым светом. Не освещенная солнцем сторона предмета образует собственную тень, а тень, отбрасываемая предметом на земную поверхность, - падающую тень. Тень является дешифрировочным признаком, позволяющим отличать объемный предмет от плоского. Падающая тень помогает установить формы рельефа: обрывов, промоин, гребней, водоразделов и т.д.

Важнейшим дешифровочным признаком являются цветовые характеристики горных пород, передающиеся при съемке на цветную либо спектрозональную фотопленки.

Цветные снимки имеют ряд несомненных преимуществ перед черно-белыми. Особенно успешно применяется цветная съемка в районах с хорошей обнаженностью и наличием резкого цветового контраста между разнородными и ярко окрашенными горными породами, а также для районов развития рыхлых континентальных отложений.

Косвенные дешифровочные признаки. Все явления и предметы в природе находятся в тесной взаимосвязи. Различные геологические объекты обнаруживают тесную связь с рельефом земной поверхности, почвами, растительным покровом и элементами хозяйственной деятельности. Из этой взаимосвязи и возникают так называемые косвенные признаки. Среди них основное значение при геологическом дешифрировании имеют геоморфологические особенности, характер почв и растительности. Крепость пород и устойчивость их к процессам выветривания играют основную роль в формировании макро- и микроформ рельефа. Большое значение имеет нарушенность пород трещинами и разрывами со смещениями, предопре-деляющими рисунок и орентировку сети речных и овражных долин. Это дает возможность по геоморфологическим признакам выделять распрост-ранение горных пород различных по составу и происхождению, например, новейшие континентальные образования, кислые интрузивные породы, закарстованные известняки и т.д.. Особенно важны линейные повышения в рельефе, возникающие обычно над крепкими жилами и дайками изверженных пород.

В области древнематерикового оледенения холмистый рельеф указывает на широкое развитие моренных супесей и суглинков гравийно-галечного материала. Проявление на земной поверх-ности и снимках просадочно-западийных форм свидетельствует о наличии лессовых образований.

При геологическом дешифрировании используются индика-ционные свойства почвенного покрова, который передается на снимках в изменении фототональности. Окраска почв зависит главным образом от литологических особенностей материнских пород, соотношения гумусовых и минеральных частиц, механического состояния, засоленности и степени увлажнения. Наибольший эффект использования изображения почв дости-гается в тех случаях, когда почвы залегают непосредственно на коренных породах или на их элювии. Наиболее часты пятнистые, точечные, полосчатые, прямолинейные, извилистые монотонные рисунки почв.

Торфяно-болотные почвы, приурочены к низинам и котловинам, обнаруживаются на снимках по однородному темно-серому фотоизображению.

Солончаковые почвы имеют обычно неровную пятнистую окраску; загипсованные и соленосные породы покрываются свет-лыми неровными полосами, вытянутыми вдоль долин и водораздельных гряд. Своеобразный точечный или волнистый рисунок образуют песчаные почвы, развитые на эоловых и аллювиальных песках.

Влажность почв в ряде случаев является дешифровочным признаком проявлений на земной поверхности разнывных нарушений и других проницаемых зон литосферы. Подобными показателями могут служить и водные источники, по выходам которых иногда удается установить положение трещин, разрывов и иных структурных форм. Использование растительных индикаторов геологических условий предопределено прежде всего тем обстоятельством, что произрастание отдельных видов древесной, кустарниковой и травянистой растительности отмечается на почвах определенного состава. Структура почв, как было рассмотрено выше, тесно связана с литологией горных пород. На известковых почвах травянистая растительность редкая или совершенно отсутствует, но охотно расселяются кустарники. В условиях степного Казахстана, например, этот признак легко позволяет выявлять слои и линзы карбонатных пород. Прорывы в полосе сплошной древесной растительности нередко возникают на крутых или обрывистых участках рельефа, сложенных скальными породами. В большей степени древесная растительность способствует геологическому дешифрированию при горизонтальном или слабонаклонном залегании горных пород.

В услових Беларуси растительные индикаторы позволяют дешифрировать литологический состав горных пород в лесных регионах. Так, озерно-аллювиальные отложения (супеси, пески) распознаются на снимках благодаря мелкопятнистому фоторисунку, образованному кронами ольхово-березовых древостоев.

В последние годы при геологическом дешифрировании широко используются комплексные, или ландшафтные признаки. В данном случае показателями литологического состава горных пород залегания грунтовых вод, проявлений элементов тектоники служат природные территориальные комплексы (ПТК), или ландшафты земной поверхности. Установленный по аэрокосмическим снимкам, геологическим, геоморфологическим, геоботаническим и иным материалам комплекс ландшафтных индикаторов позволяет оконтурить участки земной поверхности с определенными условиями осадконакопления, магматизма, метаморфизма, металлогении и тектонического строения. Изменение геологического строения отражается в комплексе природных компонентов, составляющих ландшафтные индикаторы.

Геоинформативность прямых, косвенных и комплексных (ландшафтных) дешифровочных признаков определяется сложностью геологического строения и физико-географическими условиями исследуемой территории. При изучении по МДС литологического состава горных пород и элементов тектоники, особенно в равнинно-платформенных областях, охваченных древнематериковыми оледенениями, следует использовать ландшафтные дешифровочные признаки.