автореферат диссертации по геодезии, 05.24.02, диссертация на тему:Разработка и исследование методики геологического дешифрирования аэрокосмических снимков

ВВЕДЕНИЕ

Глава I. ИЗОБРАЗИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА АЭРОКОСМИЧЕСКИХ

СНИМКОВ

1.1. Особенности построения аэрокосмических снимков.

1.2. Демаскирующие и дешифровочные признаки основных геологических элементов.

1.3. Особенности дешифрирования снимков.

1.4. Мелкомасштабноеть, обзорность, генерализация и их влияние на геологическое дешифрирование

Глава 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО

ДЕШИФРИРОВАНИЯ

2.1. Взаимосвязь объектов местности и их изображения на аэрокосмических снимках.

2.2. Особенности дешифрирования многозональных и синтезированных снимков при создании тематических карт

2.3. Разработка методики геологического дешифрирования

2.4. Создание эталонов и образцов для геологического дешифрирования аэрокосмических снимков.

Глава 3. ТЕХНОЛОГИЯ СОЗДАНИЯ ТЕМАТИЧЕСКИХ КАРТ

3.1. Топографическая карта - основной фон длй создания тематических карт.

3.2. Исследование возможности и целесообразности применения различных картографических материалов при геологическом дешифрировании

3.3. Организация работ при создании тематических карт на труднодоступные районы

3.4. Технико-экономическое обоснование целесообразности использования аэрокосмических снимков . III

Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

4.1. Физико-географическое описание Республики

Мали.

4.2. Тематическое дешифрирование снимков.

4.3. Создание эталона дешифрирования

4.4. Проверка теоретических разработок методики дешифрирования в полевых условиях.

4.5. Использование материалов аэромагнитной съемки для коррекции методики дешифрирования

Космические методы в изучении Земли как и все науки имеют свою историю и предисторию. Свое историческое развитие космические метода изучения Земли начали съемкой с воздушного шара и баллистических ракет. Первые воздушные снимки были получены над Парижем с воздушного шара французским фотографом и авиатором Надаром. В России первые аэрофотоснимки получил А.М.Кованько 18 мая 1886 г. [3.5]. С появлением самолета увеличилась возможность аэрофотосъемки, а первые запуски ИСЗ в СССР в октябре 1957 г* открыли космическую эру и доказали возможность космических методов исследования Земли. Самый решающий шаг в космических методах изучения был полет первого человека Ю.А.Гагарина на борту советского ПКК "Восток-2" 12 апреля 1961 г. В результате полета получена ценная информация о человеческом наблюдении Земли с большой высоты. Космонавт Г.С.Титов на борту пилотируемого космического корабля (ПКК) пВосток-2п выполнил первое фотографирование из космоса.

В начале 60-х годов были получены телевизионные снимки с ИСЗ для изучения и исследования атмосферы и климатического состояния всех точек на Земле. Эти снимки были также широко использованы в геологии, географии и других науках. Развитие космических полетов потребовало специальных экспериментов по фотографированию земной поверхности.

Начало 70-х годов привело к появлению пилотируемых станций. В 1971 г. в СССР запущена первая в мире станция "Салют" и в 1973 г. в США запущена станция "СКАЙЛЭБ". Со станциями типа

Салют" постоянно поддерживается транспортная космическая связь пилотируемых кораблей "Союз" и автоматическим грузовым кораблей "Прогресс". В 1970 г. были созданы специализированные космические системы для изучения природных ресурсов Земли (ИПРЗ). Использование снимков, полученных с этих станций, показало свое преимущество в процессе исследований разных территорий [4.4 , 4.5 , 4.6,4.8,4.11,4.17].

Развитие космических исследований привело к созданию многозональной фотографической и мультиспектральной сканерной съемки. Эти виды съемки приняты во всех областях науки. Применение аэро-и космических методов связано с развитием способов дешифрирования этих снимков. Дешифрирование - это выявление , распознавание и определение характеристик объектов, изобразившихся на снимке местности. В результате дешифрирования приходят к созданию различных карт. Развитие способов дешифрирования космических снимков тесно связано с использованием наблюдательных и измерительных приборов, которые применяются для дешифрирования. Интерпретация космических снимков началась в области метеорологии, где облачность является характерным объектом. Затем проводили изучение по космическим снимкам морского льда, который имеет светлый тон, отличающийся от общего темного тона водной поверхности.

С развитием методики дешифрирования появилась возможность дешифрировать гидрографическую сеть, геологические элементы и другие объекты. Космические методы характеризуются рядом специфических черт, которые отличают их от наземных и авиационных методов исследования. Космические снимки имеют большую обзорность при сохранении высокого разрешения на местности. Используя космические методы можно в короткий срок изучать и картографировать значительные территории. В процессе комплексного картографирования районов целесообразно и эффективно использовать материалы многозональных космических снимков, которые позволяют получить новую информацию об изучаемой территории и уточнять уже имеющуюся. С применением космических снимков можно выявить взаимовлияние различных природных факторов [2.1, 2.2, 3.7, 3.12, 3.13, 3.1^.

Для развивающихся стран применение космических методов для изучения их территории эффективно и экономически целесообразно, поскольку при использовании этих методов выигрывают во времени и снижают стоимость работ по сравнению с традиционными методами.

В данной диссертации рассмотрена актуальная тема по разработке и исследованию методики геологического дешифрирования аэрокосмических снимков. Молодая Республика Мали по занимаемой территории (I млн.200 тыс.кв.км) является одним из крупнейших государств Западной Африки» Страна в основном аграрная, но в настоящее время планомерному развитию экономики, как и в Советском Союзе [1.17] , уделяется большое внимание исследованию природных ресурсов [1.2]. Для этого требуется проведение комплексных геологических исследований при создании геологической карты Республики Мали. В решении этой задачи играет большую роль использование аэрокосмических снимков, обладающих такими особенностями, как мелкомасштабность, генерализация, обзорность.

Целью настоящей диссертационной работы является разработка методики и технологии дешифрирования и определения координат геологических объектов при создании тематических карт.

Отсутствие квалифицированных специалистов и методики дешифрирования космических снимков значительно задергивают создание с учетом особенностей территории геологической карты Республики Пали. В связи с этим разработка методики геологического дешифрирования аэрокосмических снимков является новой и актуальной для решения геологических задач.

В научном плане разработка методики дешифрирования космических снимков является первым теоретическим исследованием в этой области для Республики Мали: дешифрирование космических снимков Республики Мали позволит установить разные геологические структуры« геотектоническое строение территории, изучить геоморфологию, выделить благоприятные зоны для накопления нефти и газа, а также других полезных ископаемых на общем фоне создания геологической карты, решить многие промышленные и сельскохозяйственные задачи.

На основании исследований по дешифрированию снимков территории Республики Мали удалось создать геологическую^тектоническую, геоморфологическую карты и наметить возможные зоны накопления нефти, газа и др. полезных ископаемых, а также дать рекомендации для ведения полевых работ, используя в основе топографическую карту.

В задачу диссертационной работы входило: изучение научно-технической литературы, проведение теоретических исследований в части информационных возможностей космических снимков на территории Республики Мали, разработка методики дешифрирования снимков и определение координат объектов, проведение экспериментальных работ по составлению геологической карты и выработка рекомендаций по дешифрированию космических снимков при создании и обновлении геологических карт.

В результате исследований автором сформулированы научные положения, защищаемые в работе: разработана методика геологического дешифрирования аэрокосмических снимков с возможностью выявления:

- перспективных участков для проведения нефтегазопоисковых работ;

- неотектонических нарушений;

- положительных (антиклинали) и отрицательных (синклинали) структур;

- кольцевых структур;

- однотипных в геологическом отношении районов; разработана связь систем координат точек снимка и местности; разработана технологическая схема создания геологических карт по материалам аэрокосмической съемки и изготовлены авторские оригиналы таких карт; разработан классификатор дешифровочных признаков объектов при обработке как зональных, так и синтезированных снимков.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате разработки и исследования методики геологического дешифрирования материалов аэрокосмической съемки на примере территории Республики Мали выявлена возможность широкого изучения природных ресурсов Земли, создания тематических у и топографических карт.

Изучение Центральной дельты Республики Мали по материалам аэрокосмической съемки явилось первым шагом геологического исследования этой части территории, которая раньше считалась непроходимой и не представляла экономического интереса.

Создание по материалам космической съемки фотосхемы на изучаемый район позволило сделать геодезическую привязку снимков к топографическим картам.

Преимущество космических снимков - это мелкомасштабность, обзорность, уровень их генерализации, что позволяет распознавать такие геологические элементы, которые невозможно выявить при дешифрировании аэрофотоснимков или при наземных традиционных геологических работах. Космические снимки позволили автору от-дешифрировать многие крупные разломы, которые ранее не были известны, например, разлом Махия, а также ряд других, которые параллельны или перпендикулярны ему. Большинство из этих разломов выявлены по данным космических снимков и установлены в процессе полевых работ. Кроме крупных разломов по космическим данным выявлены многочисленные мелкие разломы, которые имеют разное направление.

По данным бурения и встречающихся коренных пород на западной части видно, что вертикальная амплитуда разлома Махия равняется мощности ордовикских отложений (300-400м).

Выявление этих разломов по космическим снимкам дало возможность иметь представления о тектоническом движении в пределах синеклизы, что влияет на геологическое изучение и позволяет сделать геологическое районирование территории.

Теоретические и экспериментальные исследования позволили сделать следующие выводы:

1. Разработана и исследована с полевой проверкой методика геологического дешифрирования аэрокосмических снимков с возможностью выявления перспективных участков для проведения нефтега-зопоисковых работ, неотектонических нарушений, линеаментов, кольцевых структур и других элементов;

2. Разработана технологическая схема создания геологических карт по материалам аэрокосмической съемки и изготовлены авторские оригиналы различных тематических карт, которые были проанализированы с помощью материалов аэромагнитной съемки;

3. Разработаны дешифровочные признаки основных объектов, встречающихся на территории Республики Мали с выбором как отдельных зональных снимков, так и синтезированных снимков с помощью многоканального синтезирующего проектора МСП-4;

4. Использование космических снимков целесообразно и экономически выгодно, что подтверждается приведенными расчетами;

5. Разработана связь систем координат точек местности и снимка, который получен сканерными системами с трансформирова-' нием. Экспериментальная проверка подтвердила правильность предложенных формул;

6. Результаты опытного бурения на кольцевых структурах показали эффективность и целесообразность применения космических методов для детального изучения территории Республики Мали,

1. ОФИЦИАЛЬНО-ДОКУМЕНТАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ.1.1« Материалы ХХУ1 съезда КПСС. М., Политиздат, 1982 г., 223 с .

2. Х#2. Plan quinquenal de développement économique et social de la République du MALI 1981-1985 jusqu'en 1990.- Ministère du Plan.- Bamako, 1981,- 378 pages.

3. МАТЕРИАЛЫ СЪЕЗДОВ, КОНФЕРЕНЦИЙ, СИМПОЗИУМОВ.2Л. Фредина С., Мерканти Э., Беккер М. Перевод с английского Гольбрайха И.Г., Махлина Г.Р. Геологические исследования из космоса. Симпозиум 5-9 марта 1973 г., Мариланд, США, М., "Мир", 1975 г., 287 с.

4. Кирюхина В.А. Космическая геология. Материалы симпозиума НАСА по исследованию ресурсов Земли. Л., "Недра", 1979 г., 371 с.3. К H И Г И .

5. Академия наук СССР. Многозональные аэрокосмические снимки Земли. М., "Наука", 1981 г., 303 с.

6. Академия наук СССР. Космическая иконика. М., "Наука", 1973 г., 239 с.

7. Академия наук СССР. "Союз-22" исследует Землю. М., "Наука", 1980 г,, 231 с.

8. ЗА* Академия наук СССР. Анализ космических снимков при тектоно-кагматических и металлогенетических исследованиях. М., "Наука", 1979 г., 163 с.

9. Аковецкий В.И.Дешифрирование снимков. М., "Недра", 1983 г., 374 с.

10. Бакиров A.A., Бакиров Э.А., Мелик-Пагаев B.C. Теоретические основы и методы поисков и разведки скоплений нефти и газа. М., "Высшая школа", 1976 г., 416 с.

11. Бызова С.Л., Кац Я.Г., Коон М.Л. и др. Геологическое дешифрирование космических снимков восточной части средиземноморского пояса. М., "Недра", 1981 г., 206 с.

12. Брыкин П.А. Экономика, организация и планирование топографо-геодезических работ. М., "Недра", 1979 г., 295 с.

13. Брюханов A.B., Господинов Г.В., Книжников Ю.Ф. Аэрокосмические методы в географических исследованиях. М., МГУ, 1982 г., 232 с.

14. Валях В.М. Аэрофотографические и сканерные аэрометоды при инженерно-геологических исследованиях. М., "Недра",1982г., 261 с.

15. Вахрамеева Л.А. Картография. М., "Недра", 1981г.,226с.

16. Виноградов Б.В. Космические методы изучения природной среды. М., "Мысль", 1976 г., 286 с.

17. Востокова Е.А. Использование аэрокосмических фотоснимков при гидрогеологических исследованиях в пустынях. М., "Недра", 1980 г., 160 с.

18. Востокова Б.А., Шевченко Л.А., Сущеня В.А. и др. Картографирование по космическим снимкам и охрана окружающей среды. М., "Недра", 1982 г., 251 с.

19. Воссоевич Н.Б., Прошляков Б.К. Изучение коллекторов нефти и газа, залегающих на больших глубинах.М.,"Недра",1977г,230с,

20. Гонин Г.Б. Космическая фотосъемка для изучения природных ресурсов. Л., "Недра", 1980 г., 318 с.

21. Гонин Г.Б., Стрельников С.И., Яковлев H.A. и др. Космическая фотосъемка и геологические исследования. Л., "Недра", 1975 г., 416 с.

22. Гараевская Л.Ц. Редактирование мелкомасштабных карт и атласов. М., "Недра", 1966 г., 204 с.

23. Доливо-Добровольский A.B., Стрельников С.И. Исследование природной среды космическими средствами. М., Геология и геоморфология , 1976 г.

24. Дробышев Ф.В. Основы аэрофотосъемки и фотограмметрии. М., "Недра", 1973 г., 280 с.

25. Живаго Н.Б., Пиотровский В.В. Геоморфология с основами геологии. М., "Недра", 1971 г., 288 с.

26. Зайцев Ю.А., Мухина Л.А. Применение цветной и спектро-зональной аэрофотосъемки в геологических целях,изд-во университета, 1966 г., 302 с.

27. Знаменский В.В. Полевая геофизика. М., "Недра", 1980г., 350 с.

28. Калинин Г.П., Курилова Ю.В., Колосов П.А. Космические методы в гидрологии.М., Гидрометеоиздат,1977 г., 183 с.

29. Кац А.Г., Рябухин А.Г., Трофимов Д.М. Космические методы в геологии. M«, МГУ, 1976 г., 248 с.

30. Коваль А.Д., Тищенко A.A. Космические исследования в экономике. М., "Знамя", 1973 г., 64 с.

31. Кондратьев К.Я. Метеорологические спутники. Л., Гидрометеоиздат, 1963 г., 311 с.3*28« Краснощекова И.А., Нормандская О.Б. и др. Фотограмметрия. М., "Недра", 1978 г., 471 с.

32. Креме А.Я. Условия формирования и закономерности размещения залежей нефти и газа. М., "Недра", 1974 г«

33. Кучко A.C. Аэрофотография .М., "Недра", 1974 г., 272 с.

34. Лаврова Н.П. Космическая фотосъемка. М., "Недра", 1983 г., 288 с.3*32. Лаврова Н.П., Стеценко А.Ф. Аэрофотосъемка. Аэрофото-съемочное оборудование. М., "Недра", 1981 г.

35. Лазарев Л.П. Инфракрасные и световые приборы. М., Машиностроение, 1970 г., 540 с.

36. Патечнова М.Г., Венделыдтейн Б.Ю. и др. Обработка и интерпретация материалов геофизических исследований скважин. М., "Недра", 1975 г., 272 с.

37. Лобанов А.Н. Аэрофототопография. М., "Недра", 1971 г. 560 с.

38. Максимов С.Н. Закономерности размещения и условия формирования залежей нефти и газа в палеозойских отложениях. М., "Недра", 1964 г.

39. Манкович К.А. Методы палеотектонических исследований в практике поисков нефти и газа. М., "Недра", 1976 г., 220 с*

40. Макаров В.И., Скобелев C.B., Трифонов В.Г. и др. Глубинная структура земной коры на космических изображениях. Исследование природной среды космическими средствами. Геология и геоморфология.М., "Наука", 1974 г.

41. Михайлов В.Я. Аэрофотография и общие основы фотографии. М., Геодезиздат, 1959 г., 363 с«

42. Мелик-Пашаев B.C. Геология, разведка и разработка нефтяных месторождений. М., "Недра", 1979 г., 143 с.

43. Мелик-Пашаев B.C. Методика разведки нефтяных месторождений. М., "Недра", 1968 г., 183 с.

44. Михайлов А.Е. Структурная геология и геологическое картирование. М., "Недра", 1977 г.

45. Мороз В.И. Физика планет. М., "Наука", 1967 г., 496с.

46. Неручев С.Г. Нефтепроизводственные свиты и миграция нефти. М., "Недра", 1969 г.

47. Нефедов К.Е., Попова Т.А. Дешифрирование грунтовых вод по аэроснимкам. Л., Гидрометеоиздат, 1969 г., 178 с.

48. Применение космических методов в геологии. Сборник статей. М., "Наука", 1968 г.

49. Петров В.Д. Советские космические летательные аппараты и их характеристика в книге "Успехи Советского Союза в исследовании космического пространства. 2-е космическое десятилетие 1967-77гг.". М., "1978 г., 586-729 с.

50. Петрусевич М.Н. Аэрометоды при геологических исследованиях. М., Госгеолтехиздат, 1962 г.

51. Салищев К.А. Картография.М., "Высшая школа", 1976 г. 438 с.

52. Салищев К.А., Книжников Ю.Ф. Космическая съемка и тематическое картографирование. Методика обработки многозональных снимков. М., МГУ, 1979 г., 230 с.

53. Салищев К.А., Книжников Ю.Ф. Космическая съемка и тематическое картографирование географические результаты многозональных космических экспериментов.М., МГУ, 1980 г., 272 с.

54. Сладкопевцев С.А. Изучение и картографирование рельефа с использованием аэрокосмической информации. М., "Недра", 1982 г., 216 с.

55. Соколов В.Л. и др. Поиски и разведка нефтяных и газовых месторождений. М., "Недра", 1974 г.

56. Широков Л.Е. Теоретические основы и методы географического дешифрирования аэроснимков. Л., ЛГУ, 1967 г., 214 с.

57. Федоров Б.Ф., Пермяков В.Д. Космическое фотографирование. М., "Недра", 1978 г., 350 с.

58. Allen W.H. Dictionary of technical terms of aerospace use NASA SP-7, 1975.- 314 p.

59. Alouges А. Ъа teledetection des ressources terrestres ONES et ONU, 1973.

60. Clerk L.P. Application de la photographie aerienneî lecture et interpretation stereoscopique aerienne, appareils et méthodes pour la photographie aerienne. Paris, Ostav Dain,1920,350p

61. Gagnon H« La photographie aerienne, son interpretation dans les études de 11 environnement et de 11 aménagement du territoire. Edî HRW, Canada, 1978, 278 p.

62. Lydn R.S.P. et Lee K. Remote sensing in exploration for mineral deposits. Economic geology, 65, pp.785-800, 1970.

63. Pouquet J. Les sciences de la terre à l^eure des satellites. P.U,F. coll sap "Les physiciens". 1971, 259 p.

64. Scanvic S.Y. et Weecksteen G. Possibilité d*utilisation des technique nouvelles de la teledetection on geologie et en hydrogeologie. La teledetection des ressources terrestres, CIJES, journee d*études, Paris, 26-28 oct. 1971, p.189-217,

65. Robert B. Manuel de télédétection. Paris, Editions SODIPE, 1978,- 349 P.

66. Robert G. Reeves, Anson A., Landen D,, etc. Manual of remote sensing,- USA: Virginia American society of photogrammet-ry, 1975 - T I: 1-868 p. T II - 869 - 2144 pp.

67. Tricart J,, Rimbert S., Glutz. Introduction à ^utilisation des photographies aeriennes en geographie, geologie, écologie, aménagement du territoire,- Paris: SEDES, 1970, T I 247 p.

68. Большаков В.Д., Лаврова Н.П. Фотографические эксперименты с пилотируемых космических кораблей и орбитальных станций в интересах изучения природных ресурсов. М., Известия ВУЗов. Геодезия и аэрофотосъемка, 1975 г., №6, 59-63 с.

69. Большаков В.Д., Лаврова Н.П. Научный фотографический эксперимент космических станций "Зонд". М., Земля и вселенная, 1972 г., 12-16 с.

70. Ванюкова Л.Б. Построение классификационной содержательной модели объектов. М., Известия ВУЗов, Геодезия и аэрофотосъемка.

71. Гусев H.A., Кариженский Е.Я., Шилин Б.В. Инфракрасная аэросъемка при изучении районов активной гидротермальной деятельности. Сов.геология, 1972 г., №1, II4-II9 с.

72. Кравцова В.И. Об использовании многозональных космических снимков в географических исследованиях и тематическом картографировании. М., Геодезия и картография, 1977 г., № 3, 44-49 с.

73. Кулибали А. Некоторые аспекты дешифрирования снимков территории республики Пали. М., Известия ВУЗов. Геодезия и аэросъемка, 1983 г., № 4.

74. Лебедев Л.А. Космический эксперимент "Союз-Аполлон". М., Природа, 1975 г., № 10, 10-18 с.

75. Лобанов А.H., Журкин И.Г. Аналитическое трансформирование снимков для составления карт и фотокарт в заданной проекции. М.»Известия ВУЗов. Геодезия и аэрофотосъемка, 1972 г., te 5, 79-88 с.

76. Мелина Е.А. Геометрические искажения телевизионных снимков. М., Известия ВУЗов. Геодезия и аэросъемка, 1972 г., №5, 99-102 с.

77. Можаев Б.Н. О некоторых переменных вопросах методики геологической интерпретации космических снимков. Известия ВУЗов. Геология и разведка, 1979 г., tel, 17-20 с.

78. Рябушкин Ю.В. Влияние сдвига изображения на фотографическую разрешающую способность. Научная и прикладная фотография и кинематография , 1958 г., №3, 17-24 с.

79. Сахатов В.З. Роль космических снимков при решении задачи региональной тектонии юго-восточной части кавказа. М., Известия ВУЗов, Геология и разведка, 1973 г., № 7.

80. Hemphill W.R. Geologic interpretation of a Gemini Photo. Journal "Photograrometric engineering",Vol.XXXIV,No 2,1968,15

81. Geology Appliquée. Chronique des mines. Bulletin du BRGM No 6, 1975.