ДЗЗ та геоморфологія

Аналіз даних дистанційного зондування Землі (ДЗЗ) – невід’ємне доповнення картографічних досліджень. У період середини і кінця ХХ ст. дослідники використовували дані аерофотознімань, виконані спеціалізованими установами (наприклад, держцентром “Природа”, Західукргеологія, Західгеодезкартографія та ін.). Починаючи з 2005 р., стали загальнодоступними космічні знімки середньої (30 м/пікс) і великої (5 м/пікс) роздільної здатності через мережу Інтернет. Найбільш популярними ресурсами отримання безкоштовних супутникових зображень є веб-переглядачі “Google Earth”, Earth Explorer, geobrowser, landviewer та ін. Для перегляду космічних знімків супутників серії Sentinel-2 найкращий geobrowser [6-8].

Дані дистанційного зондування використовують на всіх етапах геоморфологічних досліджень. На підготовчому етапі оглядають майбутній район досліджень. Вивчають характер рельєфу досліджуваної території, наявні місця відслонень, прохідність території. Віддешифровують пункти прив’язки – долинну та дорожну мережу, підписують населені пункти, абсолютні висоти вершин пагорбів чи гір. На знімках відображається характер земного покриву, чого немає на картах, що дає змогу бачити реальні умови певного маршруту і намітити оптимальні шляхи його проходження. Під час польових досліджень дистанційні матеріали скорочують час на рекогносцирувальні роботи, оскільки, дякуючи великій оглядовості, більшість інформації про характер маршрутів черпають саме зі знімків. Виконують польове дешифрування, зіставляючи об’єкти, які спостерігаються на місцевості, з зображеними на знімках. Уточнюють їхнє місцеположення, границі, ускладненість сучасними екзогенними процесами. Визначають дешифрувальні ознаки геоморфологічних об’єктів для цієї території. У камеральних умовах дані польового геоморфологічного дешифрування використовують разом із попередньою геоморфологічною картою й описами розрізів для рисування основної геоморфологічної карти.

Дослідження морфометричних і морфографічних рис рельєфу за дистанційними даними називають морфологічним дешифруванням знімків. Його виконують за космознімками великої роздільної здатності або аерофотознімками. Аерофотознімки цінні тим, що вони утворюють стереопари, з яких, у разі використання стереоприладів, отримують стереоефект і об’ємне зображення рельєфу. Є змога спостерігати всі деталі морфографії та виконати певні морфометричні обчислення стереомоделі рельєфу.

За відсутності стереоприладів, основними ознаками дешифрування рельєфу є прямі ознаки – тіні, форми, фототон (колір), структура, текстура зображення, та непрямі [3-5]. Власні тіні пагорбів і гір підкреслюють їхню об’ємність, дають змогу бачити відносні перевищення одних над іншими. За лінійними формами виявляють ерозійну та річкову мережу, уступи на схилах, за округлими формами – западини різного походження. Білуватим фототоном (на кольорових знімках – білим кольором) дешифрують виходи порід на поверхню у вигляді скель, прирічкових нагромаджень, стінок берегових уступів. Структура та текстура зображення стають головними ознаками для інтерпретації морфологічних комплексів на великих територіях. Виявляють характер розчленування рельєфу, переходи між різними його морфологічними типами. Рельєф інтерпретують також за непрямими ознаками – взаємозв’язки з рослинністю, ґрунтами, гідрографією, господарським освоєнням. Загалом на знімках він має добру фотогенічність, яка пов’язана з відмінами в оптичних характеристиках ландшафтів [2].

Для геоморфологічних досліджень, окрім фотографічних й оптико-електронних даних дистанційного зондування, використовують матеріали повітряних радіолокаційних і космічних радіометричних знімань. На цих даних, знятих під кутом до горизонту, довгі тіні підкреслюють деталі рельєфу, на підставі чого видно всі елементи мікрорельєфу. Сьогодні активно експлуатують дані повітряного лазерного сканування місцевості з одночасною прив’язкою через GPS-приймач до географічних координат. Таке знімання виконують високоточним сканером, зокрема LIDAR (Light Detection and Ranging), який розташовують на борту літака (пропозиція фірми Leica Geosystems).

Під час камеральних досліджень розрізняють такі два головні аспекти вивчення рельєфу на підставі матеріалів дистанційного зондування:

виявлення морфометричних і морфографічних рис конкретного генетичного типу рельєфу;
виявлення особливостей прояву сучасних екзогенних процесів.

Космічні великомасштабні й аерофотознімки на основі чітких фізіономічних ознак дають змогу детально фіксувати форми екзогенного й ендогенного рельєфу.

Під час досліджень розчленованого височинного чи гірського рельєфу, для відображення його морфологічних особливостей на основі стереопар аерофотознімків, виконують рисування його каркасних ліній. До каркасних ліній належать: межі вершинних поверхонь або гребені хребтів, брівки, перегини схилів, межі днищ долин, межі днищ ярково-балкових форм чи їхні тальвеги. У випадку слабко виражених лінійних елементів зазначають їхні передбачувані межі. Каркасні лінії виявляють за перепадами затінених й освітлених ділянок схилів, різним кутом розташування площин стосовно базису фотографування [1].

На підставі космічних та аерофотознімків можна отримати деякі морфометричні показники рельєфу. На космознімках у веб-вузлі “Планета Земля” через вибір інструмента “Лінійка” або “Шлях” вимірюють довжини вибраних елементів рельєфу, їхній периметр і площу. Також після визначення відображення висоти рельєфу, підведенням курсора до об’єкта, на нижній стрічці висвітлюється його абсолютна висота. Якщо підвести курсор до підніжжя, а потім до вершини пагорба, то можна обчислити його відносну висоту. На стереопарах аерофотознімків висоти чи глибини об’єктів, а також крутість схилів отримують за допомогою фотограмметричних обчислень.

Для виявлення особливостей прояву сучасних екзогенних процесів використовують одномоментні різночасові дистанційні матеріали. На одномоментних космознімках фіксують особливості морфометрії та морфографії проявів процесів, площу охоплення, вплив на територію і господарські споруди, динамічний стан – активні чи пасивні у сучасному розвитку. Виявляють умови та чинники, які спричиняють і контролюють небезпечні екзогенні процеси.

За різночасовими знімками, знятими у різні роки чи десятки років, виявляють зміни у стані процесів – активізацію, повільний розвиток чи стабілізацію процесів. Варто враховувати, що деякі типи процесів відбуваються поступово, зміни наростають повільно, інші процеси відбуваються стрибкоподібно, з раптовими новоутвореннями. Застосовуючи різночасові знімки, виявляють характер змін, які відбулися. Примітним є те, що виявлені зміни пов’язані не з точками і створами, як у разі наземних стаціонарних досліджень, а з усією площею загалом, що дає статистичний матеріал та значно підвищує надійність усіх висновків і узагальнень. Сьогодні дистанційні дані забезпечують отримання об’єктивної та оперативної інформації про сучасні екзогенні й ендогенні процеси з різним ступенем деталізації й генералізації – від локальної до регіональної.

Запитання для самоперевірки знань

Як використовують дані ДЗЗ на етапах геоморфологічних досліджень?
Назвати дешифрувальні ознаки рельєфу на дистанційних матеріалах.
Які характеристики рельєфу отримують шляхом дешифрування аерофотоі космічних зображень?

Бібліографія

Байрак Г. Аналіз рельєфу і природокористування рівнин заходу України за аерокосмічними даними: Монографія / Г. Байрак. – Львів: ВЦ ЛНУ ім. І.Франка, 2007. – 296 с.
Байрак Г. Дистанційні дослідження Землі: навч. посібник / Г. Байрак, Б. Муха – Львів: ВЦ ЛНУ ім. І. Франка, 2010. – 712 с.
Сердюков В.М. Аэрокосмические методы географических исследований / В.М. Сердюков, Г.А. Патыченко, Д.А. Синельников – Киев: Вища школа, 1987. – 223 с.
Книжников Ю.Ф. Аэрокосмические методы географических исследований: учебник для студ. высш. учеб. заведений / Ю.Ф. Книжников, В.И. Кравцова, О.В. Тутубалина. – Москва: Издательский центр “Академия”, 2004. – 336 с.
Сладкопевцев С.А. Изучение и картографирование рельефа с использованием аэрокосмической информации / С.А. Сладкопевцев. – Москва: Недра, 1982. – 216 с.
https://earth.google.com
https://eos/landviewer
https://geobrowser.satapps.org