ИССЛЕДОВАНИЕ ЗЕМЛИ ИЗ КОСМОСА, 2014, № 6, с. 40-53
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОБРАБОТКИ И ИНТЕРПРЕТАЦИИ КОСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ И МЕТОДИКА СОЗДАНИЯ КАРТЫ БЕРЕГОВЫХ МОРФОСИСТЕМ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ДАННЫХ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ
© 2014 г. Е. В. Аш
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Географический факультет, кафедра картографии и геоинформатики, Москва E-mail: mrsblizzard@yandex.ru Поступила в редакцию 03.03.2014 г.
Статья посвящена вопросам использования материалов космической съемки Земли при составлении тематических карт. Объектом настоящего исследования выступают береговые морфосистемы Черноморского побережья России. Разработаны общие принципы использования современных космических снимков для получения сведений о критериях оценки состояния береговых морфоси-стем. На тестовом участке апробирована методика создания карты последних по результатам анализа данных дистанционного зондирования Земли. В основе составленной карты лежит многопараметрическая классификация береговых морфосистем, полученная посредством дешифрирования материалов космической съемки методами визуального анализа и контролируемой классификации изображений.
Ключевые слова: дешифрирование космических снимков, составление тематических карт, береговые морфосистемы, классификации
БО1: 10.7868/80205961414050029
ВВЕДЕНИЕ
Данные дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), а именно материалы космической съемки, нашли широкое применение в современной картографии. Зачастую они выступают как источники для составления и обновления топографических и тематических карт (Берлянт и др., 2003). На сегодняшний день доступные для использования космические снимки очень разнообразны по разрешению, охвату, спектральному диапазону, технологии получения и другим свойствам. Для определения оптимального для конкретной работы типа снимков Ю.Ф. Книжников, В.И. Кравцова и О.В. Тутубалина (Книжников и др., 2004) предлагают использовать такой показатель, как географическое разрешение снимков, которое характеризуется воспроизводимостью на снимках определенных (репрезентативных) объектов. В настоящем исследовании репрезентативными объектами являются критерии оценки состояния береговых морфосистем.
Понятие "береговой морфосистемы" (БМС) было введено в географическую науку проф. Е.И. Игнатовым в 2004 г. (Игнатов, 2004) и обозначает участок береговой зоны, образующий единое морфолитодинамическое целое с прилегающими к нему частями приморья (или прибре-
жья) и взморья, с которыми он в ходе современного рельефообразования обменивается потоками вещества и энергии. БМС представляет собой новый объект картографирования, требующий составления собственной методики создания и оформления карт. Настоящая статья посвящена вопросам разработки общих принципов и методики создания карты БМС на основе анализа данных ДЗЗ.
ИССЛЕДУЕМЫЙ РЕГИОН
Исследование проводилось на Черноморском побережье России, в качестве тестового участка был выбран фрагмент побережья между Новороссийской (Цемесской) и Геленджикской бухтами — Дообский массив — как наиболее типичный случай, характеризующий общее строение БМС (Игнатов, 2004). Исследуемая территория целиком относится к области Северо-Западного Кавказа, характеризующегося преимущественно абразивным типом береговой линии с обрывами, уступами, узкими галечными пляжами, и большим числом временных водотоков, пересыхающих в засушливые периоды года.
Район изучения представляет собой совокупность однопорядковых БМС, расположенных горизонтальным рядом и морфологически представляющих собой "треугольные фасетки скло-
Рис. 1. Блок-схема тестового участка Дообского массива (1—12 — идентификаторы "Щелей", 100—1200 — идентификаторы "Фасеток склонов").
нов", вершина которых удалена от береговой зоны на некоторое расстояние — длину главной реки, базис эрозии которой определяется уровнем моря. На тестовом участке Дообского массива линии границ морфосистем в субаэральной части проведены в соответствие с линиями водоразделов, а нижняя граница в субаквальной части проведена по изобате 7.5 м, соответствующей половине преобладающей длины волны (при режимной обеспеченности 50%) на этом участке побережья (Гидрометеорология..., 1991).
На рис. 1 представлена блок-схема тестового участка Дообского массива с нанесенными границами БМС. На ней также показаны идентификаторы (ГО) морфосистем, причем ГО от 1 до 12 соответствуют долинам тектоно-эрозионного генезиса (или так называемым "Щелям"), ГО от 100 до 1200 — фасеткам склонов, опирающимся непосредственно на пляж или подводный бенч (далее "Фасетки склонов"). Данное разделение БМС Дообского массива на два класса было проведено на основе фактического знания района исследования.
ДАННЫЕ, МЕТОДЫ И СРЕДСТВА
При составлении схемы приемов анализа параметров БМС на основе данных ДЗЗ были задействованы практически все группы материалов космической ПЗС- и радиолокационной съемки, а для апробации методики на тестовом участке были привлечены следующие космические снимки: IRS-P6 (LISS 3) от 13 февраля 2007 г., EROS A от 8 марта 2007 г., RADARSAT-1 от 21 ноября 2006 г.
Все снимки были предоставлены Инженерно-технологическим центром СканЭкс (ИТЦ СканЭкс) и прошли предварительную радиометрическую и геометрическую обработку (в том числе приведение к проекции UTM).
Дешифрирование снимков проводилось как методами контролируемой классификации средствами пакета ERDAS Imagine, так и визуального анализа с последующей графической интерпретацией результатов средствами ГИС-пакета ArcGIS.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
В настоящей работе предпринята попытка проанализировать критерии оценки состояния БМС, предложенные Е.И. Игнатовым (2004), с
T
Landsat 5/7, IRS-1C/1DP6. SPOT 2/4 ---------------
.J L.
1. Структура БМС:
— локальный участок береговой зоны;
— подводный склон;
— бассейны рек и водотоков, впадающих в море на данном участке берега;
— береговой склон вне зоны волнового воздействия
Landsat 5/7, SPOT 2/4
ш-ж-^шшв
IRS-1C/1DP6, SPOT 2/4/5
К
2. Формы рельефа:
— береговой склон, конусы выноса и осыпи; русла водотоков, ложбины камнепадов; золовые образования; биогенные рафовые постройки, карры; пляж, бар, лагуна, осушка; генерация валов, карманные пляжи; валунно-галечные отмостки
— золо * — биог
— пляя
— гене]
— валу:
3. Свойства БМС:
— память рельефа и структуры;
— характер береговой линии;
— количество и порядки водотоков; площадь водосборного бассейна
12. Стадии и возраст формирования:
— начальная (100—1000 лет) — усложненная структура, изрезанный контур береговой линии, слабоизмененный рельеф береговой зоны;
— зрелости (1—10 тыс. лет) — упрощенные структуры, выравнивание береговой линии, выполаживание подводного склона, формирование устойчивых аккумулятивных образований в осадочной толще;
— старости (10—100 тыс. лет) — равновесное состояние морфосистемы, спрямленная береговая линия, малые уклоны подводного склона, выработка профиля и дуги динамического равновесия
11. Причины эволюционных преобразований:
— применение берегозащитных сооружений и портостроительство;
— активизация жизнедеятельности или гибель популяций осадкообразующих организмов;
— изменчивость геологического субстрата при абразии берегов, нарушение инерционных свойств;
— изменение морфологии рельефа при проявлении экстремальных катастрофических воздействий;
— трансгрессивно-регрессивные колебания уровня моря
I
Данные дистанционного зондирования Земли (ДДЗ)
4. Границы БМС:
— водоразделы, вершина водового заплеска;
— барьеры-мысы, искусственные препятствия, расчленяющие потоки наносов или сооружения, гасящие волны;
— устья рек эстуарного типа или дельты;
— характерные точки, места дивергенции потоков наносов и волноэнергетических потоков
9. Факторы
воздействия:
(высшие)
— степень отчлененности береговых участков (локализации),
— промышленно-хозяйственная освоенность береговой зоны; (внутренние)
— эрозия,
— термоабразия, абразия берегов
1 L
7. Бюджет наносов:
(проходная часть)
— вдольбереговой поток наносов,
— техногенные; (расходная часть)
— вдольбереговой транзит наносов,
— техногенные изъятия
6. Литодинамические
элементы:
— миграции наносов;
— циркуляционные ячейки;
— вдольбереговые потоки наносов;
— зоны конвергенции или дивергенции наносов
10. Гидродинамические условия:
- течения (поверхностные и придонньге)
5. Порядок и размеры БМС:
— одиночные (1—10); сложные (10—20);
— объединенные в абразивно-аккумулятивные дуги (20-50);
— морфогенетическая система шельфа
(50 и более)
10. Эволюционные процессы:
— изменение границ и структуры БМС при смещении местоположения (или деградации) барьеров-мысов, водоразделов или уровня абсолютного базиса эрозии и волнового базиса; достижение состояния устойчивого динамического равновесия
EROS A/B, Formosat-2, Komsat-2, IKONOS, Orb Viw-3, QuckBird
Рис. 2. Приемы анализа критериев оценки состояния БМС на основе данных ДЗЗ.
Панхроматические снимки
Рис. 3. Пояснения к схеме использования данных ДЗЗ при получении критериев оценки состояния БМС.
точки зрения возможности получения сведений о них из данных ДЗЗ (рис. 2, пояснения на рис. 3). В представленной схеме указаны названия спутников, снимки с которых могут быть использованы для той или иной группы критериев, но в каждой группе перечислены не все существующие орбитальные группировки. Научно-технический прогресс не стоит на месте, и каждый год запускают новые космические аппараты, однако, основываясь на предложенных общих принципах использования данных ДЗЗ при картографировании БМС, можно добавлять появляющиеся на международном рынке космические снимки к соответствующему разделу схемы.
Первая группа критериев оценки состояния БМС представлена элементами структуры мор-фосистемы. Изучение рельефа дна в зоне мелководного шельфа до 20—40 м глубины (подводный склон БМС) обеспечивают космические снимки
в видимом диапазоне. На снимках отчетливо выделяются отмели и банки, формы донного рельефа: вдольбереговые валы, бары, гряды, приливные дельты, эрозионные ложбины и др. (Книжников и др., 2004). С учет
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.