Глава 5. Технологические возможности дистанционных методов

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОГО ДЕШИФРИРОВАНИЯ

Космический этап развития наук о Земле, в рамках которого интенсивно начали развиваться дистанционные методы исследований, не только способствует формированию, но и расширению нового научного сознания, а значит и выходу научного познания на новый, более высокий уровень.

Недаром уже в конце 80-х годов ХХ века вице-президент РАН академик А.Л.Яншин, анализируя возможности и перспективы развития космических методов, так сформулировал три крупнейшие задачи, стоящие перед фундаментальными исследованиями современного космического землеведения:

1.Исследование организации и динамики биосферы – специфической планетарной оболочки, в которой родилась и развивается жизнь, т.е. «ноосферы», по определению В.И.Вернадского.

2.Изучение Земли как планетного тела, ее недр, закономерностей формирования земной коры.

3.Исследование Земли как части Вселенной.

Отвечают ли современные технологические возможности методов дистанционного зондирования (МДЗ) теоретическим вызовам современного землеведения? Вероятно, да.

КС в настоящее время широко используются для изучения и контроля – мониторинга – б и о с ф е р н ы х процессов, развивающихся на разных (по площадях) территориях и протекающих не только с разными скоростями, но с разной направленностью.

С помощью методов дистанционного зондирования удается вскрыть глобальные и региональные «законы» организации живого вещества, определить соподчиненность различных таксономических уровней биосферы, ее пространственно-временную иерархичность и закономерную изменчивость под влиянием как планетных (эндогенных и антропогенных), так и космических (экзогенных) факторов.

Изучение Земли как п л а н е т н о г о тела, проводимое с помощью методов дистанционного зондирования, уже давно имеет богатую фактическую и хорошо разработанную методическую базу.

К сожалению, до сих исследования, ведущиеся в этом направлении, «страдают» разобщенностью, ведомственной «привязкой» и не образуют единой, сбалансированной и целенаправленной системы.

Остается надеяться, что, может быть, в наступившем ХХ1 веке удастся найти оптимальную форму взаимодействия исследователей разных «институтов», чтобы перейти наконец от «неоправданно» фрагментарных исследований к «целостному изучению» планеты Земля именно как планетного тела, поднимая с этой целью орбиту (или орбиты ) носителей, т.е. летательных космических аппаратов, так высоко над Землей, как это требуется для полного охвата нашей планеты «единым» взглядом исследователя, будь это глаз человека или объектив фото- или телекамеры.

МДЗ должны еще шире использоваться и для изучения других планет, особенно планет земной группы, с тем, чтобы эффективно использовать данные сравнительной планетологии для более углубленного изучения генезиса, особенной строения и развития нашей «собственной» планеты.

С помощью методов дистанционного зондирования накоплен огромный банк данных, свидетельствующий о более чем тесных природных связях по схеме «космос-Земля», «Земля-Солнце», «Земля-Луна», что, разумеется, значительно углубляет и расширяет имеющиеся представления о м е с т е нашей п л а н е т ы во В с е л е н н о й.

Стремительная «космизация» естествознания в целом заставила пересмотреть и сложившиеся отношения между различными его отраслями и дисциплинами, например, между географией и геологией, геологией и биологией, биологией и экологией, экологией и геоэкологией и т.д.

Не секрет, что к середине ХХ века так называемая дифференциация наук достигла такого предела, что представители даже одной науки, но разных ее направлений, стали с трудом понимать друг друга. Например, в «древе» геологических наук, по данным В.Г.Чернова, к началу 80-х годов ХХ века, существовало около 700 «ответвлений» со своим, не всегда простым и понятным для «непосвященных», словарем.

Об опасностях такой дифференциации наук имелись предупреждения уже в начале ХХ века. Известный испанский философ Хосе Ортега-и-Гассет (1883 –1955) в своей знаменитой работе «Восстание масс» (1930) прямо назвал этот процесс «варварством «специализации»», аргументируя свой приговор тем, что: «... с каждым новым поколением, сужая поле деятельности, ученые теряют связь с остальной наукой, с целостным истолкованием мира – единственным, что достойно называться наукой, культурой, европейской цивилизацией».

Начавшаяся в 60-80-х годах ХХ века космизация наук, наоборот, стала мощнейшим фактором-ускорителем объединения и связи самых различных областей знания.

Вот что писал по этому поводу бывший министр геологии СССР, вице-президент АН СССР, академик А.В.Сидоренко в статье «Задачи исследования природных ресурсов Земли космическими методами», открывшей первый номер журнала «Исследование Земли из космоса», начавшего выходить в нашей стране в 1980 году:

«Дифференциация естественных наук привела к утрате понимания связей между природными явлениями, взаимообусловленности природных процессов. Прежнее природоведение (землеведение) утратило свое значение. Только философы и философски мыслящие естествоиспытатели остались теми, кто постарался осмыслить Землю как единое целое.

Развитие космических методов изучения планеты Земля открывает новый путь познания природных явлений и процессов и их взаимосвязи и взаимообусловленности. Главная задача современного естествознания, развивающегося на базе космических методов исследований, состоит в том, чтобы возродить природоведение на новом этапе развития человеческой мысли.

Настало время создавать космическое природоведение или космическое землеведение. Первый термин, по-видимому, более отвечает понятию: изучать планету, ее природные ресурсы, как взаимосвязанные и взаимозависимые».

Для решения названных выше задач методы дистанционного зондирования обладают необходимыми технологическими возможностями, которые позволяют:

а) получать разномасштабные – от глобальных до детальных – КС Земли и других планет, обладающие разной степенью генерализации и обзорности;

б) изучать мало- и (или) труднодоступные территории: высокогорные, полярные, таежные, шельфовые, исследование которых традиционными средствами и методами весьма затруднительно;

в) проводить периодичные наблюдения с заданной или необходимой регулярностью, т.е. осуществлять временной мониторинг изучаемых объектов, процессов или явлений;

г) использовать всепогодные методы съемок в любое время года и суток;

д) вести оперативные наблюдения и передавать полученную информацию непосредственно с борта летательного космического аппарата-наблюдателя «в руки» наземного исследователя-потребителя;

е) не только сократить время сбора, передачи и обработки информации в разнообразной, но требуемой форме, но и добиться значительного экономического эффекта.

Вот несколько примеров эффективного использования космических технологий изучения Земли с помощью информации, полученной с ИСЗ «Метеор», ПКК «Союз», ДОС типа «Салют», а также с американских летательных космических аппаратов типа ИСЗ «Лэндсат» и ДОС «Скайлэб».

В области г е о л о г и и:

– определение регионов и структур, перспективных на месторождения полезных ископаемых, например, нефтяных и газовых (рис.5.1);

Рис.5.1.

– уточнение сейсмического районирования и прогнозирования вулканической активности;

– обследование районов открытых горных выработок с целью оценки ущерба, нанесенного в данных регионах растительному и почвенному покрову.

В области г и д р о л о г и и:

– выявление местонахождения водных источников, а также поиск грунтовых вод в пустынях, полупустынях и степных засушливых районах;

– оценка запасов воды в различных районах;

– контроль и прогнозирование паводков и наводнений;

– прогнозирование стока вод после весенних паводков;

– контроль за изменением водного режима рек в целях оптимальной эксплуататции работающих ГЭС;

– определение районов, которым угрожает опасность подтоплений и (или) наводнений и разработка рекомендаций по выработке мер, способных уменьшить ожидаемый экономический ущерб и снизить негативный социальный эффект.

Важность таких мероприятий очевидна, ведь наводнения вносят существенный «вклад» в экологический дисбаланс планеты, так как:

1. «Занимают» первое место в мире по числу создаваемых стихийных бедствий – 40% от общего числа (рис.5. ).

Рис.5.

2. «Держат» 2–3 места по числу жертв: по имеющимся данным за 1947-1970 годы примерно около 10 000 человек ежегодно.

3.Постоянно находятся в первой тройке стихийных бедствий и катастроф по средней многолетней и максимальной разовой (миллиарды долларов) величине п р я м о г о экономического у щ е р б а (рис.5. ).

Рис.5.

В области о к е а н о л о г и и, о к е а н о г р а ф и и и р ы б о л о в с т в а:

– оценка состояния морских путей;

– прогнозирование явлений, например, цунами (рис.5. ), опасных для приморских и (или) приокеанских районов и территорий;

Рис.5.

– наблюдение за ледовой обстановкой в районах высоких широт и контроль за образованием и движением айсбергов;

– определение зон а п в е л л и г а ( даунвеллинга ), связанных с увеличением (уменьшением) планктона, необходимого для питания косяков промысловых рыб.

В области с е л ь с к о г о и л е с н о г о хозяйства, практического з е м л е в е д е н и я и м е л и о р а ц и и:

– оперативная оценка стадий развития, степени зрелости и урожайности зерновых и других культур;

– обнаружение лесных пожаров, контроль их динамики и определение эффективности принимаемых противомер;

– выявление заболоченных районов и участков и планирование дренажных и мелиорационных работ.

В области б и о с ф е р ы, о к р у ж а ю щ е й с р е д ы и собственно г е о э к о л о г и и:

– оценка загрязненности воздуха, особенно над мегаполисами масштаба Москвы и крупнее,

– постоянный контроль чистоты - загрязненности воды в конкретных водоемах;

– контроль за режимом сброса сточных вод в районах плотной заселенности;

– контроль за уровнем заболеваемости населения в экологически неблагоприятных районах;

– отслеживание местонахождения и путей миграции диких животных;

– прогнозирование неблагоприятных участков:– оползневых; – карстовых, – суффозионных или смешанных карстово-суффозионных просадок; – эрозионных или абразионных размывов в районах изыскания, строительства и, особенно, функционирования объектов повышенной экологической и социальной ответственности типа тоннелей метро, мостов и путепроводов, плотин водохранилищ, ГЭС, АЭС, захоронений отходов ядерного топлива и т.д.

Если же обобщить технологические возможности МДЗ при изучении Земли и ее природных ресурсов, можно заключить, что наиболее эффективно космическая информация используется при решении следующих задач:

1.Картографирование современного состояния природных условий, связанных с эндогенными, экзогенными и техногенными процессами.

2.Изучение динамики – м о н и т о р и н г – природных условий как по материалам разовой космической съемки, так и по данным повторных космосъемок, выполненных в разные годы, сезоны и т.д.(рис.5. ).

Рис.5. Результаты космического мониторинга береговой линии Аральского моря.

3.Прогнозирование эволюции природных условий в результате воздействия природных или техногенных факторов, связанных с нарушениями исторически сложившегося динамического равновесия природной среды.

4.Поиск и предварительная оценка запасов природных, необходимых для удовлетворения и развития хозяйственной деятельности человеческих сообществ.

5.Разработка мотивационных (концептуальных) долгосрочных установок и обоснование комплексных (конкретных) мероприятий по охране природной среды от нерационального использования (потребления) природных ресурсов, их истощения и регенерации.

В о п р о с ы для п о в т о р е н и я

– Какое влияние оказала космизация естествознания на развитие наук о Земле в конце ХХ века?

– В чем суть основных технологических возможностей МДЗ?

– Каковы основные «точки приложения» космических технологий: а) в геологии и гидрологии; б) в океанологии, океанографии и рыболовстве; в) в сельском и лесном хозяйстве; практическом землеведении и мелиорации; г) в биосфере, окружающей среде и геоэкологии?

Л и т е р а т у р а

Космос – Земле.– М.:Наука,1981. 152с.

Мелуа А.И Космические природоохранные исследования.– Л.:Наука,1988.176с.

Ревзон А.Л. Космическая фотосъемка в транспортном строительстве.–М.:1993.272с.

Яншин А.Л. Развитие космического землеведения в АН СССР.– Л.: Наука,1987. 34с.

Часть П. ЛИНЕАМЕНТНЫЙ АНАЛИЗ ЗЕМНОЙ КОРЫ - БАЗОВЫЙ ДИСТАНЦИОННЫЙ МЕТОД ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОГО ДЕШИФРИРОВАНИЯ

Рассмотрены вопросы истории зарождения и развития линеаментного анализа, а также современная методика линеаментного анализа: географические предпосылки и геолого-геофизические основы ЛАЗК, природные индикаторы и основные дешифровочные признаки линеаментов и их систем; показанаы способы поиска, выявления и интерпретации линеаментов и их систем; особое внимание уделено телескопической схеме линеаментного анализа.