Введение к работе
Актуальность работы. Сегодня космическая техника находит применение в
различных областях деятельности человека, таких как астрокосмофизические,
медпкобиологические, технологические исследования; космическая
межконтинентальная, дальняя радиосвязь и телевидение; навигация морских, воздушных судов и искусственных спутников; геодезические измерения, картографирование и изучение природных ресурсов; метеорологическое прогнозирование, экологическая экспертиза среды обитания, оказание помощи герпящим бедствие в отдельных районах и др. Из множества проблем, стоящих перед республикой НИГЕР, к категории важнейших следует отнести водную, включающую в себя: экологическую, эрозионную, проблемы опустынивания, затопления территорий и т.д. Эти проблемы всегда стояли перед мировым ^обществом, но с течением времени обостряются и приобретают все большую актуальность. Неуклонно возрастает численность народонаселения и, как следствие, потребность в продуктах питания.
Упомянутые проблемы не являются непреодолимыми, решение их возможно іри условии эффективного использования достижений научно-технического iporpecca.
Государственная программа развития водоснабжения предусматривает збеспечение всего населения к 2000 г. питьевой водой и сооружение в сельской лестности современного колодца на каждые 300 - 400 жителей. Кроме того, ірограмма предусматривает развитие орошаемого земледелия. Здесь упор щелан на так называемые микропроекты - создание малых плотин и юдохранилищ и простейших гидросооружений. Подчеркнем, что в настоящее іремя эта программа далеко не завершена. Поэтому данная диссертационная >абота может приобретать огромный интерес по осуществлению данной ірограммьі.
Одним из важнейших направлений научно-технического прогресса следует читать изучение естественных ресурсов, среды обитания человека и кологических условий при помощи зондирования Земли из космоса. Лногозональные космические фотоснимки содержат большой объем інформации, тематическая обработка которой позволяет решать пюгочисленные водные и экологические задачи (выявление районов іаспространения подземных вод, определение глубины их залегания; контуривание очагов питания и разгрузки подземных вод; гидрогеологическое айонирование и картирование; выяснение характера и степени взаимосвязи одземных и поверхностных вод; оценка воздейств-ия антропогенных и стественных факторов на режим подземных вод и т.п.).
Решение этих вопросов возможно на основе комплексного использования латериалов космической съемки в видимом, инфракрасном (ИК) и іикроволновом диапазонах, которые в совокупности позволят судить о гекоторых физических характеристиках подстилающей поверхности.
Цель диссертационной работы. Разработка и практическая реализация :осмических технологий системного изучения подземных и поверхностных вод (еспублики НИГЕР на основе экспериментально установленных взаимосвязей іежду отражательными, гидролого-гидрогеологическими параметрами и арактеристиками линеаментной тектоники земных покровов. Для достижения той цели нами решались следующие задачи."
-
Анализ іюзможностеіі сопрсменных космических систем дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) и их аппаратное обеспечение для решения водных проблем, и выработка рекомендаций по их использованию.
-
Изучение и анализ существующих способов дешифрирования космических снимков (визуальный, визуально-инструментальный, автоматизированный, лпнеамснтный и спектральный анализ космических изображений).
-
Разработка технологической схемы обработки космических фотоизображений в целях оценки закономерности распространения поверхностных и подземных вод.
-
Исследование статистических связей между различными, гидролого-гидрогеологическими параметрами и характеристиками линеаментной тектоники;
-
Разработка методики зонирования территории по глубине залегания грунтовых вод, метода прогноза уровня залегания подземных вод по материалам космических съемок, а также выработка рекомендаций по мониторингу гидромелиоративных систем в республике НИГЕР.
Общая методика работы. Методика исследований включила в себя анализ и научное обобщение мирового опыта использования материалов ДЗЗ для решения водных проблем, проведение на этой основе целенаправленной фотометрической обработки космических изображений при помощи цифровых способов, разработки системы классификации объектов, проведение корреляционного анализа, необходимого для прогнозирования уровней залегания подземных вод, между гидрогеологическими параметрами района и статистическими параметрами, полученными в результате автоматизированного лииеамеитного анализа, выявление перспективных областей накопления водных горизонтов и зон мелиоративных работ.
В процессе исследований использовались преимущественно многозональные черно-белые фотографические космические снимки. Космические снимки получены со спутника "Ресурс Ф-2" в период с 1989 по 1993 г. фотокамерой МК-4М в трех диапазонах электромагнитного спектра: 515 - 565 нм (зеленом), 635 -690 нм (красном) и 810 - 900 нм (ближнем инфракрасном). Описание системы "Ресурс-Ф" и технические характеристики фотокамеры МК-4 представлены в диссертационной работе.
В качестве картографических и литературно-справочных материалов использовались:
общегеографическая карта республики НИГЕР, М. 1:2000000;
общегеографическая карта республики НИГЕР М. 1:2500000;
листы топографической карты республики НИГЕР М. 1:1000000, 1:200000, 1:50000;
геологическая карта республики НИГЕР М. 1:2000000;
гидрогеологическая карта республики НИГЕР М. 1:1000000;
атлас Осипе Afrique> НИГЕР, 1981;
"Le Niger. Etudes et Documents de Geographie, 1978";
"Geographie du Niger, 1975".
Цифровая обработка выполнена с помощью программных пакетов "IDRISI", "LESSA", "COR", "DESH", "W1NCALC", "PHOTOSHOP", STATGRAF и др.
Научная новизна разработки состоит в том, что такой комплексный подход .к решению региональных водохозяйственных проблем на основе визуального и автоматизированного дешифрирования космических фотоснимков является первым теоретическим и экспериментальным исследованием, выполненным на территорию Республики НИГЕР в этой области науки. Разработанная методика позволит в кратчайшие сроки изучать и вырабатывать рекомендации для решения не только водных, но и других территориально-хозяйственных проблем. Например, рациональное использование и распределение природных ресурсов страны; контроль за состоянием всходов сельскохозяйственных культур и их развитием; контроль за динамикой эрозионных процессов, засоления почв; контроль за реализацией природоохранных мероприятий.
Практическая ценность состоит в том, что разработанные методы можно использовать во многих сферах науки: геологии, гидрологии, гидрогеологии, сельском хозяйстве, региональном экологическом мониторинге земных ресурсов и других тематических исследованиях земных ресурсов.
На защиту выносятся следующие результаты и разработки автора:
-
Технологическая схема обработки космических фотографических изображений в целях оценки закономерности распространения поверхностных и подземных вод.
-
Результаты линеаментного анализа космических фотоизображений.
-
Результаты спектрального анализа космических фотоизображений.
-
Автоматизированные методы зонирования территории по глубине залегания грунтовых вод по материалам космических съемок..
5. Метод прогноза уровня залегания подземных вод на территории
республики НИГЕР.
Апробация работы. Основные результаты экспериментальных исследований и разработки, изложенные в диссертационной работе, доложены и получили одобрение на 51-й (МИИГАиК, 1996 г.) и 52-й (МИИГАиК, 1997 г.) научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых, на международном форуме по проблемам техники и образования, а также Опубликованы в трех научных статьях.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Ее полный объем составляет 186 страниц, включая 31 таблицу и 54 рисунка. Список литературы содержит 83 наименования, из них 9 - иностранных авторов.