Применение снимков «Лэндсат» при седиментологических, гидрологических и экологических исследованиях в наземных и прибрежных водах

6.3.4. О применении снимков «Лэндсат» при седиментологических, гидрологических и экологических исследованиях в наземных и прибрежных водах

В заключение следует упомянуть, что синоптические снимки «Лэндсат» могут предоставить ценную информацию также для изучения современных геологических процессов в крупных внутриконтинентальных водоемах и в прибрежных водах. Это утверждение касается учета и контроля таких динамических процессов, как поведение потока, перенос и отложение осадков поверхностными водами. Принесенный взвешенный осадок изменяет спектральные свойства воды. На поверхности воды и до определения глубин «тучи» и «хвосты» содержащегося в воде осадка отражают падающее световое излучение. Поэтому воды, содержащие осаждаемые частицы, на черно-белых снимках «Лэндсат» всегда выделяются более светлыми серыми тонами по сравнению с темным серым тоном свободной от взвешенного осадка воды (ср. разд. 3.5).
Преимуществом при использовании снимков «Лэндсат» является и то, что МСС спутников «Лэндсат», как и ТМ, выдает снимки одной и той же области вод или побережья в различных диапазонах спектра. Как уже изложено в разд. 3.5, световое излучение может проникать в воду до определенной глубины и отражаться от находящихся в воде взвешенных частиц. Поэтому находящиеся в воде массы осадков и их пространственное распределение могут улавливаться и фиксироваться на снимках МСС в каналах 4 и 5. Попадающее световое излучение в ИК-диапазоне, напротив, полностью поглощается водой. Поэтому на снимках каналов 6 и 7 лишенная осадочных частиц вода представлена черным тоном. Лишь весьма значительные концентрации осадков на поверхности воды уменьшают абсорбцию и отражают в определенном объеме также ИК-излучение. Поэтому такие области проявляются на черно-белом снимке «Лэндсат» канала 6 или 7 более светлыми серыми тонами или светлыми синеватыми тонами в условном цвете. Напротив, границы воды и суши весьма четко отображаются даже в районах с весьма мелководным покрытием. Это становится ясно при рассмотрении рис. 203а и 203б, показывающих один и тот же район побережья (внешние отмели, Северная Каролина) на снимке в каналах 5 и 7. На снимке канала 5 видны области с различной глубиной воды, желоба течений и области с различным содержанием осадков. На снимке канала 7 картируются границы воды и суши, которые на снимке канала 5 едва ли можно предполагать. Картирование только снимка канала 5 с неизбежностью привело бы к ложным интерпретациям.

Рис. 203а и 203б. Снимок «Лэндсат» побережья Северной Каролины (внешние отмели) в канале 5 (рис. а) и канале 7 (рис. б). Пояснения в тексте. Масштаб 1:1000000 (NASA, Е-1637-15085).

Рис. 203б.

На увеличенном фрагменте снимка «Лэндсат» восточной части Гельголандской бухты (около 1:500000) присутствуют формы побережья в приливной зоне западного берега Шлезвиг-Гольштейна. На снимке канала 6 (рис. 204а) видны водный покров и границы воды и суши во время съемки (отлив). На одновременно снятом снимке в канале 5 (рис. 204б) морфологические формы приливной зоны отражены весьма дифференцированно. Здесь более темным серым тоном выделяются водные проходы и русла маршевой низменности в районе прибрежной отмели на мелководных и возвышающихся над водой площадях. Южнее островов Зильт и Амрум и западнее Пельворма наблюдаются песчаные отложения, образовавшиеся вследствие переменного воздействия параллельных побережью приливных течений и течений отлива. В различных районах побережья распознаются также песчаные отмели.

Рис. 204а и 204б. Формы побережья и прибрежные осадки в приливной зоне западного побережья Шлезвиг-Гольштейна на снимке «Лэндсат» в канале 6 (рис. а) и канале 5 (рис. б). Масштаб 1:1000000 (NASA, E-2274-06323).

Рис. 204б.

Прёбер [237] изучал возможности применения снимков «Лэндсат» для картирования ваттов в охваченной рис. 204 области и установил, что распределение градаций серого тона в зоне приливов и отливов и определенные типы ваттов довольно хорошо коррелируются. Через классификационные программы удалось представить в виде карты распределение сухих краевых песков, песчаных ваттов, илистых песков и ила. Однако высокое содержание воды в осадках ваттов вызвало определенные затруднения при классификации. На снимке канала 5, дающем возможность ознакомиться с мелководьем, выделяются более темным серым тоном, прежде всего в прибрежных районах, области развития илистых песков. Области ваттов более светлого тона следует относить к песчаным ваттам, например район севернее и западнее острова Фёр. В остальном исследования Конечны (1980 г.) показали, что снимки областей ваттов в каналах 4 и 5 МСС, равно как 6 и 7, коррелируются более чем на 90%. Поэтому обработка более двух каналов «Лэндсат» не принесет дополнительной информации. На этом можно экономить машинное время. Колоух (1978 г.) сообщает об опыте классификации особенностей побережья в районе Гельголандской бухты.
Бина и др. [23] сообщают о результатах попыток автоматической классификации и картирования крупных орографических структур и вариаций почвенных покровов в области коралловых рифов Филиппинского архипелага на основе данных «Лэндсат».
Снимки «Лэндсат» имеют значение для исследований как процессов течений и переноса, так и процессов отложения в устьях крупных рек. Это иллюстрируют рис. 205 и 206. Они показывают устья Евфрата и Тигра в Персидском заливе (каналы 5 и 7) и дельту Миссисипи (также каналы 5 и 7).

Рис. 205а и 205б. Седиментация и прибрежные формы в районе устьев Евфрата и Тигра на снимке «Лэндсат» в канале 5 (рис. а) и канале 7 (рис. б). Масштаб около 1:1000 000 (NASA, E-2274-16023).

Рис. 205б.

Перед устьем Миссисипи на снимке канала 5 (рис. 206а) своим светлым серым тоном выделяются мощные «тучи» осадков (ил и алеврит). Форма и распределение осадков в «туче» дают указание на процессы переноса, ведущие к наращиванию дельты в сторону моря. Снимок МСС в канале 7 (рис. 206б), на котором отражаются лишь приповерхностные концентрации осадков и приповерхностные области осаждения заново принесенных осадков, дает еще более дифференцированную картину района самого устья. Здесь отчетливо видны острова, песчаные отмели и бары по фронту дельты. Цепь островов в правой верхней части снимка возникла благодаря повторному нагромождению более древних дельтовых отложений волнами и течениями. Прибрежные равнины в тылу современной дельты типа «птичья лапа» сложены осадками прежней дельты.

Рис. 206а и 206б. Седиментация в районе дельты Миссисипи на снимке «Лэндсат» в канале 5 (рис. а) и канале 7 (рис. б). Масштаб около 1 :1 000000 (NASA, Е-1177-16023).

Рис. 206б.

Возможность постичь процессы течения, переноса осадков и отложения их в прибрежных водах благодаря интерпретации снимков «Лэндсат» иллюстрируют рис. 207 и 208. Рис. 207 изображает район итальянского побережья Адриатики между Пезаро и Пескара. После периода поступления повышенного количества осадков и усиления стока дождевых вод стекающие с Апеннин реки обогащаются осадочным материалом. В прибрежной зоне отчетливо видны впадения рек и течения вод, несущих осадки. Изгибание «хвостов» осадков в юго-восточном направлении указывает на соответственным образом направленные и параллельные берегу течения в приповерхностных прибрежных водах. На снимке канала 5 (рис. 207б) места впадения рек и процессы перемещения или течения близповерхностных водных масс, транспортирующих осадки, отражены достаточно дифференцированно. Снимок канала 4 (рис. 207а) позволяет заглянуть и на некоторую глубину. На этом снимке вырисовываются различные процессы течения и распределения осадков в прибрежных и удаленных от берега районах, а также в более и менее глубоких прибрежных водах. В совокупности выделяется зона шириной 15-25 км, параллельная берегу, с осадками или взвесями и локальными выступами.

Рис. 207а и 207б. Перенос и отложение осадков вдоль итальянского побережья Адриатики на снимке «Лэндсат» в канале 4 (рис. а) и канале 5 (рис. б). Масштаб около 1:1000000 (NASA, Е-1198-09230).

Рис. 207б.

Рис. 208. Перенос осадков у албанского побережья Адриатики на четырех узкозональных снимках «Лэндсат» МСС: в канале 7 (а), канале 6 (б), канале 5 (в) и канале 4 (г). Масштаб около 1:1000000 (NASA, E-1085-08543).

На рис. 208, а – 208, г представлены моментальные снимки взаимоотношения и распределения осадков перед албанским побережьем севернее залива Влён (дата съемки 16 октября 1972 г.). ИК-снимки каналов 7 и 6 (0,8-1,1 или 0,7-0,8 мкм) показывают места впадения рек, влекущих осадки, и распределение осадков на поверхности воды, причем бросаются в глаза различия в размере «туч» осадков или их «хвостов» на обоих снимках. Эти различия вызваны разницей в соотношении отражения и поглощения, которая! зависит от длины волны. На снимке канала 6 намечается изменение течений, переносящих осадки, от прибрежного южного до северо-западного в более удаленных от берега районах. Соотношения течений и переноса или распределения осадков на снимке в канале 5 (0,6-0,7 мкм) еще отчетливее. Благодаря изменениям серого тона в направлении к морю здесь наблюдается также уменьшение содержания осадков или опускание переносимых осадков на более значительную глубину, а северо-западнее залива также и расслоенность их распределения. Наконец, снимок канала 4 (0,5-0,6 мкм), позволяющий наблюдать самые глубокие уровни прибрежных вод, дает еще более дифференцированную информацию о содержании осадков на расстояние около 35 км от побережья. Распознаваемые уже простым глазом на черно-белых стандартных отпечатках снимков «Лэндсат» особенности могут еще дифференцированней и контрастнее быть представлены с помощью разных методов обработки снимков (например, равноплотностный способ, цветокодирование). Подробные изложения возможностей использования снимков «Лэндсат» для изучения соотношения течений и переноса осадков в прибрежных районах и описание методов представления можно найти у Гирлоф-Эмдена [80], Дойча и др. [8], Кракнелла [6] и в "Manual of Remote Sensing" (1983).