Развитие дистанционного тепловизионного метода при геоэкологических исследованиях природных и техногенных систем - Автореферат

25.00.36 - «Геоэкология (науки о Земле)» кандидата геолого-минералогических наук Работа выполнена в ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук, доцент Каримов Камиль Мидхатович Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук, доцент Писецкий Владимир Борисович кандидат геолого-минералогических наук Рябинин Виктор Федорович Защита состоится «2 » декабря 2010 г. в 14.30 часов на заседании диссертационного совета Д 212.280.01 при ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет» по адресу: 620144, г.Охрана окружающей среды в различных регионах России связана с решением двух основных задач - оперативного получения информации и применения эффективных способов изучения природных и техногенных систем. С этой целью созданы и используются разнообразные мониторинговые комплексы, которые основываются на наземных и дистанционных методах в решении экологических задач. Неоспоримым преимуществом при исследованиях природных компонентов окружающей среды и техногенных объектов обладают современные аэрокосмические технологии, и в их числе дистанционное тепловизионное зондирование Земли (ДТЗЗ), которое может применяться для решения геологических, экологических и техногенных задач. Сущность метода заключается в получении снимков в тепловом инфракрасном (ИК) диапазоне с космических и авиационных носителей, обработке изображений и представлении их в виде моделей плотности потока теплового излучения. В этой связи для широкого использования ДТЗЗ в решении геоэкологических задач предусматривается совершенствование многоуровневой методики тепловизионной съемки с использованием возможностей различных носителей, развитие способов обработки и дешифрирования данных, создание нового информационного продукта на основе интерпретации и графического представления материала, что определяет актуальность работы.В разделе 1 «Основные направления развития дистанционной тепловизионной съемки при изучении природной среды» приведены общие сведения о физических основах тепловой ИК съемки, космических («Landsat», «Terra» и «Aqua») и авиационных тепловизионных системах наблюдений в различных спектрах оптического излучения. Авиационные системы тепловой ИК съемки относят к наиболее эффективным средствам для детального и оперативного мониторинга среды. Установлено, что перед тематической обработкой аэрокосмических данных необходимо проводить отбор тепловизионных снимков на основе определенного набора критериев (масштаб исследований, оптимальное покрытие изучаемой территории кадрами, отсутствие облачности над участком, время съемки) и улучшение изображений (топографическая нормализация, синтезирование, удаление шумов), которые снижают влияние помех при выявлении эндогенного теплового поля Земли. В разделе 3 «Развитие методики обработки дистанционных тепловизионных снимков» сформулированы требования к снимкам, технология обработки многоспектральных космических и авиационных данных, алгоритм и методика построения моделей геотермического поля, виды графического представления результатов. Получаемые тепловизионные изображения являются монохромными (черно-белыми) и представляются в виде матрицы числовых значений f(x,y) для дальнейшей обработки, проводимой по следующей схеме: предварительная обработка космических и авиационных снимков; расчет объемной модели плотности потока теплового излучения среды; построение объемной модели блоково-разломных структур; построение горизонтальных и вертикальных разрезов, их дифференциальных трансформаций; геофизическая интерпретация материала.Разработана и апробирована методика расчета объемной модели плотности потока теплового излучения геологической среды (эвристический подход к решению обратной задачи) для градиентных сред и техногенных объектов (трубопроводов) на основе тепловизионных снимков с космических и авиационных носителей, позволяющая получать новую геоинформационную продукцию в природно-техногенной сфере. Результаты обследования магистрального нефтепровода «Грозный - Баку» подтверждают эффективность использования нового подхода в изучении экологического состояния среды. Комплексное использование ДТЗЗ на основе космической и авиационной съемок позволяет провести оперативную оценку экологического состояния геологической среды в городских условиях, которая подверглась техногенному воздействию в результате деятельности человека.

Основное содержание работы