Кронберг П.
Дистанционное изучение Земли: Основы и методы дистанционных исследований в геологии

Спектральные характеристики вод озер, рек и морских побережий

3.5. О спектральных характеристиках вод озер, рек и морских побережий

3.5.1. Общие замечания

Для изучения современных процессов эрозии, транспортировки и аккумуляции рек, озер и морских прибрежных зон, а также в расширяющихся сейчас экологических исследованиях большое значение имеют понятия «твердый сток» и(или) «речная муть» поверхностных вод. Большой интерес приобретают: вынос и пространственное распределение речной мути в устьях рек; пространственное (по латерали и вертикали) распределение и транспортировка ее течениями и периодическими волнениями вдоль морских побережий; влияние процессов транспортировки твердого стока и осадконакопления на режим рек и прибрежных зон озер и морей.

Рис. 42. Разница в серых тонах изображения показывает глубину воды и акватории чистой и мутной воды (Фото WIZD Heerbrugg, CH.) (доступно только при скачивании полной версии)

Здесь вводится нестрогое понятие «толща воды», или «водное тело», с различной концентрацией речной мути или твердого стока. Наряду с определением концентрации речной мути или твердого стока в толще воды в некоторых случаях интересно также определение их вида и состава, например для определения доли промышленного загрязнения вод. В прозрачных неглубоких водах побережий, кроме того, речь может идти об изучении рельефа, структуры и строения морского дна в прибрежной зоне.

Рис. 43. Разница в серых тонах изображения показывает разную глубину вод и структуру поверхности осадков в прибрежной зоне. Распределение осадков происходит в соответствии с направлением переносящих их течений параллельно береговой линии. (Аэрофотоснимок I. G. N.) (доступно только при скачивании полной версии)

Уже давно было известно, что загрязненные речной мутью воды выделялись на панхроматических черно-белых аэроснимках очень светлыми оттенками среди темного серого тона участков чистой воды, а также что при прозрачности воды на мелководье структура разных глубин озерного или морского дна передается (воспроизводится) тональностью фотоизображения. На цветных аэрофотоснимках также выделялись участки светлой воды и водные тела, содержащие речную муть, зоны разной концентрации мутьевых взвесей, а также разные по глубине участки мелководья с разными свойствами дна; различались они уже как по цветам, так и по их оттенкам на снимках (рис. 42 и 43).
Благодаря разнице в цветах и оттенках аэрофотоснимков отдельных водоемов и акваторий были получены данные о процессах рассеяния и поглощения солнечного света в воде. В качестве объектов были выбраны воды, в которых господствующее помутнение воды выражалось движением находящихся в ней в виде суспензии или растворов органических и неорганических примесей.
Каждое водное тело обладает присущим ему полем излучения, зависящим от содержания в нем рассеивающей и поглощающей субстанции.
Если из лабораторных экспериментов на представительных пробах или по представительным промерам с судов в районе съемки (сделанных синхронно с аэрофотосъемкой) известна зависимость оптических параметров воды от органической и неорганической составляющих твердого стока, то по аэрокосмическим изображениям, принимая во внимание величину отклонений и исходя из определенных предпосылок, можно сделать выводы о виде компонентов и концентрации мутьевой взвеси в воде [58, 59]. В работе Дерффера [59] имеется математически обоснованный вывод для проведения фотографических съемок и оптико-электронного сканирования вод, для чего предлагается использовать соответствующие спектры поглощения в видимом (0,4-0,75 мкм) диапазоне электромагнитных волн (рис. 41).

Рис. 44. Схематизированное представление о процессах отражения, поглощения и рассеяния, происходящих на границе вода-воздух и в воде. (доступно только при скачивании полной версии)

Оптические процессы, которыми определяется спектральная характеристика водной поверхности или водного тела (некоторого объема воды), очень сложны (рис. 44). Эти процессы (зеркальное и диффузное отражение, рассеяние и поглощение) происходят во многих слоях: в атмосфере, на поверхности воды, в воде, а при соответствующей глубине и прозрачности воды также на поверхности дна озера, реки или морской акватории. При этом часть светового потока, которая рассеивается водой или поверхностью дна водоема, на обратном пути к приемнику, установленному на самолете или спутнике, должна вновь пройти толщу воды и атмосферы. Этот возвращенный от слоя в толще воды, морского дна или поверхности водоема спектральный сигнал искажается новым рассеянием и поглощением в толще воды и атмосфере. Все это означает, что спектральные сигналы, имеющие значение для дистанционных методов, искажаются и ослабляются. К тому же на спектральный импульс оказывают воздействие сопутствующие процессы отражения от дна водоема, отражение направленного и рассеянного излучения на водной поверхности и рассеяние света в атмосфере. Поэтому прежде всего необходимы учет всех факторов, влияющих на определение спектральных характеристик водоемов, и количественная обработка данных с помощью вычислительной техники.

Скачати повну версію книжки (з малюнками, картами, схемами і таблицями) одним файлом