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. Смир-нова, 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 дешифрирование есть 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-геологических, сейсмического районирования, эколого-геологических, 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 объектов, например, хорошо различимые на МДС и в рельефе земной поверхности карстовые формы (западины) свидетельствует о близком залегании карстующихся пород.

Выделяют следующие виды геологического дешифрирования: визуальное, или глазомерное, визуально-инструментальное, 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 дешифровочные признаки объединяют рисунок и тон аэрокосмоизображения. Фоторисунок на МДС создают формы и элементы рельефа земной поверхности, литологический состав покровных 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. Обычно обращается внимание на направление и форму границ, площадную конфигурацию геологических 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 геологических объектов. Эти задачи решаются фотограмметрическими методами.

Рисунок аэрокосмоизображения часто полностью подчинен геологическому строению и рельефу земной поверхности. В большинстве случаев своеобразный, хорошо фиксирующийся на МДС рельеф обусловлен структурными особенностями, литологическим составом и генетическими условиями формирования 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 водопроницаемости, трещиноватости, литологическом составе пород, условиях их залегания, нарушенности тектоническими разрывами и т. п.

Тон фотоизображения обусловлен 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 светочувствительный 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 дешифровочным 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, предопределяющими рисунок и ориентировку сети речных и овражных долин. Это дает возможность по геоморфологическим признакам выделять распространение 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 поверхности и снимках просадочно-западинных форм свидетельствует о наличии лессовых образований.

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

Торфяно-болотные почвы, приуроченные к низинам и котловинам, обнаруживаются на снимках по однородному темно-серому фотоизо-бражению. Солончаковые почвы имеют обычно неровную пятнистую окраску. Своеобразный точечный, серповидный или волнистый рисунок образуют песчаные почвы, развитые на эоловых и аллювиальных песках.

Влажность почв в ряде случаев является дешифровочным признаком проявлений на земной поверхности разрывных 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, однако произрастают кустарники. В условиях степного Казахстана, например, этот признак легко позволяет выявлять слои и линзы карбонатных пород.

На территории Беларуси с помощью растительных индикаторов возможно 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.