Аэрокосмическая индикация подземных вод как компонента окружающей среды и общих водных ресурсов

• Автор: Объедков, Юрий Леонидович
• Шифр специальности: 25.00.36
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 84 с. : ил.; 20х15 см

зоваиии ее результатов дистанционное зондирование применяется сегодня при решении многих задач в геологии, гидрогеологии, географии, пирологии, лесном и сельском хозяйстве и т.д. При этом оценка современного состояния окружающей среды отдельных регионов, территорий и акваторий приобрели в настоящее время ключевое значение, так как от их результатов существенно зависят направленность и подходы к решению основных региональных и территориальных социально-экономических проблем и, в конечном итоге, точки приложения огромных материальных, финансовых и трудовых ресурсов.
Как показали исследования последних лег интенсивное использование водных ресурсов (одного из составляющих природных ресурсов) привело в отдельных районах к истощению, изменению качества вод, их загрязнению различными веществами, а это является факторами, ограничивающими развитие производительных сил страны.
Предметом наших исследований являются подземные воды (один из важнейших компонентов общих водных ресурсов), которые в отличие от других природных объектов не находят непосредственного отображения на космоснимках. Поэтому ставилась задача выявления по космическим изображениям дешифровочных признаков, позволяющих устанавливать: закономерности формирования и распространения фильтрационных свойств пород геологического разреза; влияние геолого-структурного плана территорий на характер распределения потоков подземных вод и поглощения (приращения) поверхностного стока; взаимосвязь подземных и поверхностных вод; величину антропогенного воздействия на окружающую среду, сё современное экологическое состояние, степень деградации н способность к авторегуляции; изменение качества природных вод по мере их движения от водосборов до замыкающих водоёмов и т.д.
Если ещё недавно одной из важных основ аэрокосмического изучения природной среды служила концепция существования естественных (природных) геосистем различиях природно-территориальных комплексов (111 К), то в настоящее время их изучение является лишь первой ступенью исследования экофона, на котором развертывается деятельность человека. Многоплановость реакций ПТк на естественные и антропогенные воздействия определила необходимость дифференцированного подхода к изучению процессов, приводящих к изменению окружающей среды.
Космические методы исследования, позволяющие получать однородную : качеству информацию для огромных регионов и интегрировать ее в пространстве и во времени являются в настоящее время, по-сутцесгву, единсг-зенной надежной и достоверной системой наблюдений, дающей возможность объединить ггразрознениую», «точечную» или «очаговую» наземную информацию о состоянии и свойствах окружающей среды и существенно улучшить изученность гидролого-гидрогеологических процессов и точность расчетов различных параметров при решении тех или иных задач.
Среди многочисленных задач при исследовании вод суши, решаемых с »мощью дистанционных методов, следует отмстить: комплексное изучение
водохранилищ; определение условий формирования и выделение районов распространения подземных вод определение глубины их залегания и примерной степени минерализации; оконгуривание очагов питания и разгрузки подземных вод; выявление характера и степени взаимосвязи подземных и поверхностных вод выявление коллекторских свойств пород и их относительной проницаемости; установление участков и площадей загрязнения поверхностных и подземных вод и многие другие.
При этом для таких параметров и характеристик как распределение водных масс, течений, мутности и цветности воды, потоки наносов, водная растительность, тип донных отложений, характер гидрографической сети, тип загрязнений, антропогенные объекты, виды растительности, влажность почво-трунтов, структура землепользования и т.д. в зависимости от решаемой задачи требуются определенные виды, диапазоны и периодичность съемки, а также конкретные величины разрешения исследуемых объектов на местности.
Кроме того, для оценки эффективности применения космической информации при изучении пространственной структуры природных комплексов, определении их ресурсного потенциала необходимо учитывать две принципиально различные группы задач - контроля и управления и охраны природной среды.
Первая связана с решениями оперативных задач, которые требуют весьма совершенной автоматизированной системы хранения, обработки и получения дистанционной информации по всему циклу движения информации к потребителю и системах управления. Такой общегосударственной системы ещё не создано, отрабатываются пока различные элементы системы. Существующая система телевизионных космических наблюдений со спутников позволяет решать ограниченный круг задач в связи недостаточной информативностью сканерных космоизображений.
Вторая группа задач, связанная с научным обеспечением состояния водных ресурсов суши, достаточно успешно может решаться с помощью космоснимков, получаемых с пилотируемых и автоматических космических аппаратов. Однако информационные возможности этих космоснимков реализуются в настоящее время частично в связи с тем, что получаемые космические изображения по исследуемым регионам носят эпизодический и фрагментарный характер, несмотря на кажущееся внешнее «обилие» снимков. Для совершенствования системы космического мониторинга необходимо проведение специальных проработок по обоснованию максимально эффективного и экономически приемлемого комплекса аэрокосмических наблюдений. В целом эта проблема должна решаться только на федеральном уровне.
Учитывая всё возрастающую антропогенную нагрузку на окружающую среду, роль дистанционной информации по контролю за этой средой, её охраной, выработкой рекомендаций по рациональному использованию природных ресурсов в ближайшее время будет возрастать. Образующаяся новая геоэкологическая ситуация в регионах потребует разработки принципиально иной водоохранной политики, нежели та, которая сложилась к настоящему
^Принципы получения информации для решения той или иной задачи остаются неизменными- это: 1- наземные полевые наблюдения и измерения; 2-аэровизуапьиые наблюдения и съемка и, наконец 3- космическая съёмка. Наземные исследования желательно проводить синхронно (квазисинхронно) с дистанционными съемками с периодичностью, необходимой для решения конкретной задачи.
графнрования. При этом на общегеографической основе среднего и мелкого масштаба показывается, например, распределение загрязнения почв различ- отдельных городов; загрязнения
$дни исследователи предлагают картографировать проблемные картографические ситуации, показателями антропогенного воздействия на ландшафты которой являются: качественная характеристика земель (раслахан-ностъ, эродированность, деформированность, засоленность, подтопленность и т.п.) и их мелиоративная освоенность; загрязнение атмосферного воздуха, почв, поверхностных и подземных вод отходами промышленного и сельскохозяйственного производства, не сельскохозяйственная карушенносгь земель (В.Г.Гриневецкий и др.,1989). Другие исследователи представляют экологическое картографирование как интеграцию геофакторов (рельеф, почва, климат и др.), включая антропогенное влияние (Т.В.Верещака,1991). При этом все исследователи сходятся в том, что сущность экологического
родных и антропогенных факторов в их динамике и взаимосвязи.
Тематика, типы, содержание экологических карт определяется их целевыми функциями: изучение глобальных проблем выживаемости человека в деградированных условиях среды; исследование экологических проблем регионального и локального уровней; мониторинг среды изучаемого региона и т.д. В любом случае объектом и предметом экологического картографирования выступают реально, объективно существующие территориальные сочетания экологических условий, т.е. геосистемы - территориальные геоэкологические единства как совокупности природно-территориальных комплексов.
Решение комплекса задач геоэкологических оценок традиционными методами наземных исследований обычно требуют значительных затрат средств н времени. При этом возникает проблема объединения раздробленной “точечной” или “очаговой” информации о свойствах геологических, гидрологических и других составляющих природной среды, которая наиболее эффективно может быть решена при использовании аэрокосмической информации, особенно космических изображений, как фотографических, так и “цифровых” (2,47,48,53).
В наших исследованиях в качестве базового понятия используется термин “геоэкология” и его производные - “геоэкологическое состояние", “геоэкологическая структура , так как они наиболее точно отражают области применения космоснимков при изучении геосистем различных регионов. В принципе любая система обязательно включает представление о некотором объединении объектов (элементов) и отношений между ними, т.е. обладает структурой. Структура системы есть совокупность внутрисистемных связей.
Под геоэкологической структурой изучаемого региона понимается пространственное распределение систем (участков), однородных по своим природным характеристикам и направлениям хозяйственного использования. Наиболее полно взаимообусловленная структура природных и антропогенных территориальных комплексов различного ранга (каждый из которых