Дешифрирование многозональных аэрокосмических снимков. Методика и результаты

В век научно-технической революции и освоения космоса человечество продолжает тщательно изучать Землю, наблюдая за состоянием природной среды, заботясь о рациональном природопользовании, постоянно совершенствуя методы оценки теперь уже ограниченных природных ресурсов. Среди развивающихся методов исследований Земли из космоса и космического мониторинга прочно входит в жизнь многозональная фотографическая съемка, открывающая дополнительные возможности повышения достоверности дешифрирования снимков.

В сентябре 1976 г. в рамках международного сотрудничества по программе «Интеркосмос» специалистами СССР и ГДР совместно был проведен космический эксперимент «Радуга», в ходе которого летчики-космонавты СССР В.ф. Быковский и В. В. Аксенов в восьми-суточном полете космического корабля «Союз-22» получили более 2500 многозональных снимков земной поверхности. Съемка проводилась многозональным космическим фотоаппаратом МКф-6, разработанным совместно специалистами народного предприятия «Карл Цейсе Йена»ГДР и Института космических исследований АН СССР и изготовленного в ГДР. Многозональная съемка аппаратом МКф-6 проводилась также с самолетов-лабораторий, а затем и с пилотируемой орбитальной станции «Салют-6». Одновременно с аппаратом МКф-6 был разработан многозональный синтезирующий проектор МСП-4, открывший возможность изготовления высококачественных цветных синтезированных снимков, теперь широко используемых в научной, практической и учебной работе.

Настоящий атлас снимков и составленных по ним карт иллюстрирует на типичных примерах возможности применения материалов многозональной аэрокосмической фотосъемки в разнообразных исследованиях природной среды, в планировании и оперативном управлении хозяйственной деятельностью и для многих отраслей тематического картографирования. В атласе представлен широкий круг направлений исследований Земли. Он охватывает изучение природных условий и ресурсов не только суши, но и морских мелководий. Методика дешифрирования при геологических исследованиях горноскладчатых областей представлена на примере района Памиро-Алая. Геоморфолого-гляцио-логические и гидрологические аспекты исследований рассмотрены на примере изучения тектонического строения и рельефа южного Предбайкалья, рельефа берегов Охотского моря, рельефа речных пойм и мерзлотного термокарстового рельефа центральной Якутии, оледенения Памиро-Алая, распространения твердого стока рек в озере Байкал и ледниковых ландшафтов в северной части ГДР. Исследования растительности выполнены на примере полупустынной и пустынной растительности юго-восточного Казахстана и лесной растительности южного Предбайкалья и центральной Якутии. Ландшафтное картографирование охватывает аридные ландшафты предгорных районов и межгорных котловин юго-восточного Казахстана и Средней Азии, горнотаежные ландшафты северного

Прибайкалья, а также ландшафты средней части ГДР. На примерах юго-восточного Казахстана и участка в центральной части ГДР показаны возможности использования космических снимков в целях физико-географического районирования территории. Кроме исследований природных ресурсов, в атласе представлены также некоторые направления социально-экономических исследований — картографирование сельскохозяйственного использования земель и расселения, а также изучение воздействия человека на природную среду на примере картографирования современных ландшафтов с их антропогенными модификациями. Эти исследования выполнены в среднеазиатских районах Советского Союза и в ГДР.

В литературе достаточно подробно изложена методика дешифрирования «классических» аэроснимков. Традиционная и хорошо отработанная технология обработки таких снимков успешно используется на практике. В атласе представлен комплекс методических приемов обработки многозональных аэро- и космических снимков на разном уровне технической вооруженности — визуальном, инструментальном и автоматизированном. При визуальном дешифрировании наиболее универсальна работа с цветными синтезированными снимками. При использовании серии зональных снимков применяется несколько приемов. Наиболее простой прием — выбор оптимальной спектральной зоны для дешифрирования конкретных явлений - эффективен только для некоторых объектов, например береговой линии мелководных водоемов, и поэтому имеет сравнительно ограниченное применение. Сопоставление серии зональных снимков с использованием спектрального образа объектов съемки, приближенно определяемого с помощью эталонированной шкалы плотностей, целесообразно при дешифрировании объектов, характеризующихся специфическим ходом спектральной яркости, в частности для разделения лесообразую-щих пород при картографировании лесной растительности, для выявления границ ледников и фирновой линии по различиям в изображении снега с разным влагосодержанием и т. п.

Последовательное дешифрирование серии зональных снимков, использующее эффект оптимального отображения различных объектов в определенных зонах спектра, применяется для разделения тектонических нарушений разного ранга, последовательного разноглубинного изучения акваторий и т.д.

Дешифрирование многозональных космических снимков ведется с выборочным использованием аэрофотоснимков, полученных в подспутниковых экспериментах. Для выявления тонких различий дешифрируемых объектов, не улавливаемых визуально, например связанных с состоянием посевов сельскохозяйственных культур, используется измерительное дешифрирование, базирующееся на фотометрических определениях спектральной яркости объектов по зональным снимкам с учетом искажений, обусловленных условиями съемки. При этом обеспечиваются спектрофотометрические определения с погрешностью 3—5%.

Для более сложного анализа данных, в том числе при решении оперативных задач, связанных с большим объемом обрабатываемой информации, требуется автоматизированная обработка снимков, возможности которой проиллюстрированы на примере использования земель и классификации посевов хлопчатника в зависимости от их состояния.

Все включенные в атлас карты, составленные по многозональным снимкам, являются картографическими произведениями нового типа и демонстрируют возможности совершенствования тематических карт по материалам аэрокосмических съемок.

Особую роль при решении многообразных задач на относительно небольших, хорошо изученных классическими методами территориях играют многозональные снимки, полученные с борта самолета. Такой метод детального изучения природных ресурсов и контроля окружающей среды является перспективным, например, для территории ГДР. Представленные примеры многозональных самолетных снимков охватывают тестовый полигон в районе оз. Зюссер-Зее в центральной части ГДР, а также районы ферганской долины, Охотского побережья и др. в СССР. Космические снимки, в свою очередь, обладают известными преимуществами обзорности, спектральной и пространственной генерализации изображения. Представленные космические снимки охватывают побережья Балтийского моря, северо-восточного Каспия и Охотского моря, южное Предбайкалье и северное Прибайкалье, центральную Якутию, юго-восточный Казахстан и Среднюю Азию.

Аэрокосмический метод исследования Земли по своему принципу является комплексным и междисциплинарным. Каждый снимок пригоден, как правило, для многоцелевого использования в различных направлениях исследования Земли. Этому соответствует и региональная структура атласа, в котором для каждого снимка представлена методика дешифрирования в тех направлениях, где оно оказалось наиболее эффективным. В каждом разделе, открывающемся цветным синтезированным снимком исследуемого района со схемой привязки и текстовой характеристикой территории, приводятся результаты дешифрирования снимков в виде тематических карт, главным образом масштаба 1:400000—1:500000, с краткими текстовыми комментариями. По основным темам даются пояснения и рекомендации по методике тематического дешифрирования многозональных снимков.

Атлас может служить научно-методическим пособием по дешифрированию многозональных снимков для специалистов, занимающихся изучением природных ресурсов дистанционными методами, и использоваться более широко как наглядное пособие по применению космической съемки при составлении тематических карт в картографии, геологии, почвоведами, специалистами сельского и лесного хозяйства, а также специалистами по охране природы. Несомненно, он найдет широкое применение в вузах. Студенты смогут использовать его при изучении теории и практики аэрокосми-

ческих методов, для овладения навыками работы с космическими снимками при разработке и составлении карт и в исследованиях природных ресурсов.

Основная работа по подготовке атласа проводилась Географическим факультетом Московского государственного университета, Институтом космических исследований Академии наук СССР и Центральным институтом физики Земли Академии наук ГДР.

Атлас составлен в лаборатории аэрокосмических методов кафедры картографии Географического факультета Московского университета при участии кафедр геоморфологии, картографии, гляциологии и криолитологии, физической географии СССР, физической географии зарубежных стран, проблемных лабораторий комплексного картографирования и атласов, эрозии почв и русловых процессов того же факультета, а также Геологического факультета, кафедры научной фотографии и кинематографии МГУ, Всесоюзного Объединения «Аэрогеология», в Центре по дистанционным методам исследования Земли Центрального института физики Земли АН ГДР, отделении географии Педагогического института г. Потсдама и отделении географии Университета им. М. Лютера г. Халле-Виттенберга.