Решение гидрогеологических задач на основе дистанционного зондирования

На территории Узбекистана отмечается разнообразие природноклиматических и геолого-гидрологических условий, а также широким спектром видов техногенного воздействия на окружающую природную среду. В свою очередь, это приводит к возникновению и развитию многих геологических опасностей (оползни, карст, криогенные и другие экзогенные геологические процессы), оказывающих существенное влияние на инженерно-хозяйственные объекты, практику гидро- и недропользование. Значительные площади хозяйственно освоенных территорий Узбекистана требуют применения методов дистанционного зондирования Земли, которые дают возможность существенно оптимизировать (временную, экономическую) работу по региональному изучению природных, в том числе гидрологических опасностей, а также целевых исследований, направленных на устранение воздействия хозяйственной деятельности на окружающую природную среду [1].

При гидрогеологических исследованиях материалы дистанционного зондирования Земли применяют при решении следующих задач: изучении региональных закономерностей распространения (грунтовых) подземных вод; поиске линз пресных вод; глубины залегания грунтовых вод; их влияния на залегания почв; исследовании условий формирования поверхностного и подземного стока и оценке взаимосвязи поверхностных и подземных вод. В настоящее время интерпретация космических снимков широко используются как при общих, так и детальных гидрогеологических исследованиях речных долин, песчаных массивов, обводненных зон разрывных нарушений и повышенной трешиноватости горных пород, конусов выноса и областей развития оползней Узбекистана [1].

Для изучения гидрогеологических условий бассейна реки Ахангаран по материалам дистанционного зондирования дешифрирование и анализ осуществлялись визуальными и автоматизированными методами обработки космических снимков с использованием общепринятых методик и приемов, изложенных в основных положениях по организации и производству специализированных аэрокосмогеологических работ, методических рекомендаций, разработанных в Госкомгеологии Узбекистана. Эти исследования включают три этапа [2]:

• 1.    Предварительное дешифрирование материалов космических съемок.

• 2.    Полевое дешифрирование или полевые заверочные работы.

• 3.    Послеполевое дешифрирование или комплексирование предварительного и полевого этапа данных с геолого-геофизическими материалами.

Первичная обработка материалов космических съемок проводилось с помощью алгоритма предварительной обработки снимков Landsat-7, включающие этапы фильтрации облачности, слабой дымки, теней от облаков, а также атмосферная коррекция изображений. Приводится методика создания изображений - мозаик, включающая в себя выборку данных из разных снимков и фильтрацию остаточной облачности и теней от нее. Подготовка для предварительного дешифрирования космических снимков высокого разрешения предусматривает несколько этапов первичной обработки [3]

Индикационное дешифрирование служит основой для изучения по космическим снимкам географических процессов [4]. Результаты индикационного дешифрирования в существенной степени зависят от знания особенностей территории, формирующих ее факторов, взаимосвязей между компонентами природной среды, антропогенным воздействием на нее. Закономерности временных изменений географических объектов, для которых характерна смена состояний во времени, могут служить их дешифровочными признаками, которые, называют временным образом объекта.

При большом количестве существующих комбинаций спектральных каналов космоснимка были выбраны визуально основные сочетание каналов по их яркостным и гидрогеологическим признакам (таб.1).

Таблица 1

Выбор комбинации по прямым дешифровочным признакам.

Более часто КС LandsatTM применяют для выявления границ и форм геологических объектов, они очень удобны для автоматизированного и визуального дешифрирования по выявлению геологических структур [8] (рис.1).

При визуальном и автоматизированном дешифрировании, граничные линеаменты проявляются на снимках с наибольшей выразительностью. Аллювиальные отложения на космоснимках дешифрируются отчетливо. При этом устанавливаются и геоморфологические элементы речных долин: русло, пойма, террасы, склоны. Уверенно дешифрируются речные русла. Непосредственно к руслу примыкают отмели, галечные и щебенчатые косы, низкие острова и незакрепленные растительностью берега. Прирусловые аллювиальные отложения резко отличаются от окружающих участков светло-серым или белым фототоном.

Insert Selection Geoprocessing Customize Windows Help

Рис. 1. LandsatTM (канал 7/4/1) обзорность бассейн реки Ахангаран.

На рисунке 2 видно, что сотни мелких постоянных и временных потоков участвуют в образовании реки Ахангаран. Наличие в этом регионе повышенного выпадения осадков и движение временных потоков по склону, а также образование многочисленных родников образуют русло реки. Это в свою очередь является источником насыщения подземных вод.

Рис.2. Гидрографическая сеть бассейна р. Ахангаран (составлена по материалам МДЗ).

Полученный рисунок гидрографической сети является достоверным индикатором интенсивности поверхностного стока, состава пород, морфологии и генезиса современного рельефа и новейшей тектоники. При этом, дешифрование космофотоснимков района исследования, анализ плана гидросети позволил выявить системы трещиноватых зон, элементы структурного строения, оценить наличие глубинных разломов и прогнозировать связь между современными и погребенными рельефами.

Возможности гидрогеологического дешифрирования показали, что объем и достоверность информации, получаемой о подземных водах, в большей степени зависят от масштаба используемых снимков. Это позволило выделить несколько уровней гидрогеологического дешифрирования. При этом комплексирование дистанционных методов, в первую очередь аэрокосмических и гидрогеофизических позволил установить закономерности формирования и распределения подземного стока исследуемого бассейна.