ИССЛЕДОВАНИЕ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА, 2007, № 2, с. 82-88
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСМИЧЕСКОЙ ^^^^^^^^^^ ИНФОРМАЦИИ О ЗЕМЛЕ
УДК 550.380
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДАННЫХ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ СПУТНИКА LANDSAT-5 В КОМПЛЕКСЕ С НАЗЕМНЫМИ ГРАВИТАЦИОННЫМИ ДАННЫМИ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ТЕКТОНИЧЕСКИХ РАЗЛОМОВ
© 2007 г. С. А. Серкеров*, X. А. Эльсаед Зейнельабдейн, Г. С. Хассан, А. Л. Харитонов, Г. П. Харитонова
*Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина, Москва Национальный исследовательский институт астрономии и геофизики, Каир, Египет Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им.Н.В. Пушкова, РАН, Троицк
*Тел. (495)135-70-26; E-mail: serkerov@gubkin.ru Поступила в редакцию 12.01.2006 г.
Изложены методы и результаты анализа фотоснимков земной поверхности со спутника Landsat-5. Показано, что полученные со спутника данные о пространственном расположении разломных структур земной коры, позволяют решить проблему верификации. Предложено сравнить их с независимыми результатами определения этих разломных структур по данным измеренного на поверхности Земли гравитационного поля и сейсмическим данным.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время для анализа различных метеорологических, геофизических и биологических изменений на поверхности Земли национальными космическими агентствами и частными фирмами запущена и постоянно пополняется и совершенствуется целая серия низкоорбитальных искусственных спутников Земли (ИСЗ) для дистанционного зондирования (ДЗ) - ИСЗ IKONOS, QUICKBIRD, ORBVIEW, Landsat, EROS. Как показали результаты международных и всероссийских конференций по ДЗ Земли из космоса, проведенных в 2005 г. в России [1, 2], эта орбитальная группировка спутников используется для отладки методов и технологий мониторинга окружающей среды, нахождения потенциально опасных объектов и природных катаклизмов [3, 4]. Однако многим дистанционным исследованиям природных и техногенных процессов присуща недостаточная надежность результатов интерпретации спутниковых данных, т.е. основная проблема состоит в их верификации. Под верификацией спутниковых данных авторы понимают возможность уточнения или проверки результатов геофизической интерпретации, полученных одним из методов ДЗ Земли каким-либо другим достаточно надежным методом исследования. Поэтому основная цель данной статьи заключалась в возможности повышения надежности спутниковых данных ДЗ для изучения глубинного геологического строения исследуемого региона, перспективного для
поисков месторождении нефти и газа. Авторы предлагают в качестве аппарата проверки надежности получаемых со спутника данных использовать принципиально другоИ вид физического по-
Рис. 1. Схема расположения участка ДЗ Земли со спутника Landsat-5.
Рис. 2. Фотоснимок поверхности Земли района исследований в ИК-диапазоне измерений, по данным съемки с помощью ТМ со спутника Landsat-5.
ля (например гравитационное), которое наблюдается на поверхности Земли и имеет отлаженную систему определения наблюдаемых со спутника природных объектов [5]. Поставленная нами цель разработки методики надежного выделения
по спутниковым данным разломных структур земной коры очень важна, так как позволяет в случае подтверждения ее надежности выделять опасные участки на поверхности Земли, где в случае прокладки магистральных нефтегазопроводов
10.50 I-
10.0
33.00 33.50
Долгота, град
Рис. 3. Схема пунктов измерении гравитационного поля в редукции Буге для участка ДЗ со спутника Landsat-5
или расположения других технических объектов (буровых скважин, атомных или гидроэлектростанции) могут постоянно возникать авариИные ситуации. Для зондирования природных объектов на поверхности Земли был выбран спутник Land-8а^5. На борту спутника установлены специальная видеокамера ^ВУ), многоспектральныИ сканер (МББ) и так называемый тематическиИ картограф (ТМ). Последний позволяет производить съемку земноИ поверхности в шести каналах с разрешением 30 м и седьмом - инфракрасном канале (ИК) -с разрешением 60 м. Одновременно выполняется панхроматическая съемка с разрешением 15 м при ширине полосы обзора 185 км.
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗЛОМОВ ЗЕМНОЙ КОРЫ ПО ДАННЫМ ДЗ ЗЕМЛИ СО СПУТНИКА LANDSAT-5
Используя методы дешифрирования изображениИ земноИ поверхности, полученных со спутника Landsat-5 в ИК-диапазоне на примере одного из нефтеперспективных раИонов в восточноИ части АфриканскоИ плиты (рис. 1) удалось показать возможность выделения разломных структур земноИ коры (рис. 2). Для этого использовались данные второго, четвертого и седьмого (средне-инфракрасного) каналов ТМ, которые пропускались через голубоИ, зеленыИ и красныИ фильтры соответственно. Затем эти данные суммирова-
Границы бассейна Мелут
Сейсмические профили
Гравиметрические профили
Рис. 4. Карта гравитационного поля для раИона спутникового ДЗ. Пунктир - границы участка ДЗ со спутника Landsat-5; тонкие линии - гравиметрические профили, а жирные - сеИсмические профили в пределах исследуемоИ территории.
лись. Полученные в результате такоИ обработки результаты позволили выделить, в виде бледно-голубых узких почти линеИных или дугообразных структур, зоны поверхностных разломов земноИ коры на фоне других видов поверхностного ландшафта.
РЕЗУЛЬТАТЫ ГЛУБИННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ ПО ДАННЫМ ГРАВИТАЦИОННОГО ПОЛЯ
Для проверки точности (верификации) выделения разломов земноИ коры по данным спутникового ДЗ в ИК-диапазоне нами было проведено
10.50 К
10.00 1г.
9.50
-0.40 -0.60 -0.80 -1.00 -1.20 -1.40 -1.60 -1.80 -2.00 -2.20 -2.40 -2.60 -2.80 -3.00 -3.20 -3.40
32.50 33.00 33.50
Рис. 5. Карта изолиниИ глубины верхнеИ поверхности слоя уплотненных осадочных пород в разрезе земноИ коры по данным гравитационного поля с выделенными зонами тектонических разломов для верификации данных ДЗ со спутника Landsat-5.
определение топологии основных плотностных границ земноИ коры исследуемого раИона по данным измерениИ гравитационного поля на поверхности Земли. На рис. 3 показана схема пунктов наземных измерениИ гравитационного поля, используемых для верификации выделенных по спутниковым данным разломных структур земноИ коры. Линиями, соединяющими пункты измерениИ гравитационного поля, на рисунке отображена последовательность проведенных измерениИ на этих пунктах. Карта гравитационного поля в редукции Буге, построенная по этим результатам, представлена на рис. 4. Пунктиром указаны границы раИона исследований Прямыми линиями отмечены сеИсмические профили, которые могут быть использованы для дополнительноИ независимоИ проверки результатов анализа спутниковых и наземных гравитационных данных. Используя методы решения обратноИ геофизиче-скоИ задачи по данным гравитационного поля, изложенным в [5, 6], авторы выполнили глубинное
гравитационное зондирование земноИ коры исследуемого раИона и построили трехмерные схемы топологии изолиниИ кровли нефтепродуктивноИ свиты "Мелут" (рис. 5) и поверхности мезозоИского фундамента земноИ коры. Анализ независимых сеИсмических данных [7], приведенных на рис. 6, показывает, что они полностью подтверждают результаты глубинного зондирования по данным гравитационного поля относительно глубины залегания кровли свиты Мелут и поверхности фундамента. Сравнение крупных разломных структур земноИ коры, которые можно выделить по данным ДЗ со спутника Landsat-5 (рис. 2), и карты кровли свиты Мелут (рис. 5, 7) показывает, что разломы, наблюдаемые на поверхности Земли по спутниковым данным и выделенные по гравитационному полю на глубине около 1.5 км, имеют одинаковое направление в пространстве, но, как правило, немного смещены друг относительно друга за счет наклона плоскости разлома земноИ коры.
С
Ю
мГал <и -50
и
^
Ш
§ -60 л а м
§ -70 <
10
С
20
30
40
50 км
Ю
ББ80-56 ББ80-203
ББ80-76 ББ80-55 Условные обозначения
-Ноело^еы,еи/оиТллиобж°елнеиея ■МезозоИскиИ (?) фундамент
Ш Палеоген Скважина
Н ВерхниИ мел
Тектоническое нарушение
Рис. 6. СеИсмическиИ разрез, подтверждающиИ точность выделения верхнеИ поверхности слоя уплотненных осадков, выделенного по гравитационным данным.
0
0
1
1
2
2
Рис. 7. Трехмерная (пространственная) схема изолиниИ глубины поверхности слоя уплотненных осадочных пород в разрезе земноИ коры для участка ДЗ со спутника Landsat-5.
ВЫВОДЫ
1. С помощью гравиметрических и сеИсмоло-гических данных подтверждена возможность надежного выделения разломных структур земноИ коры по данным ДЗ со спутника Landsat-5.
2. Глубинное зондирование Земли по гравитационным данным позволяет построить трехмер-
ные модели основных физических границ земноИ коры.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Барталев СЛ. Возможности использования методов дистанционного зондирования со спутников для мониторинга растительного покрова // 3-я от-
крытая всероссийская конференция "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса". М., 14-17 ноября 2005 г. 44 с.
2. Чернявский Г.М. Перспективы развития систем ДЗЗ в рамках Российской космической программы 2006-2015 гг. // 3-я открытая всероссийская конференция "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса". М., 14-17 ноября 2005 г. 44 с.
3. Elsayed Zeinelabdein K.A. The Use of Satellite Images in Geological Mapping, Red Sea Hills, NE Sudan // Тез. докл. 5-й международной конференции "Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта (CAD/CAM/PDM-2005)". М., 25-27 октября 2005 г. С. 53-54.
4. Elsayed Zeinelabdein K.A, Albiely A.L. The Utilization of Spatial Enhancement of Landsat Images in the Delineation of Structural Elements, Red Sea Hills, NE-Sudan // 3-я открытая всероссийская конференция "Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса". М., 14-17 ноября 2005 г. 44 с.
5. Хассан Г.С., Харитонов АЛ., Серкеров С.А. Закономерности изменения основных трехмерных статистических характеристик геомагнитного поля Восточной Азии по данным спутника "Magsat" // Исслед. Земли из космоса. 2002. № 5. С. 29-38.
6. Серкеров С.А. Гравиразведка и магниторазведка. М.: Недра, 1999. 437 с.
7. Сажина Н.Б.,
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.