ПРИМЕНЕНИЕ ДАННЫХ ДЗЗ ДЛЯ КАРТОГРАФИРОВАНИЯ И МОНИТОРИНГА ОПАСНЫХ ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА ТРАССАХ МАГИСТРАЛЬНЫХ ГАЗОПРОВОДОВ НА ТЕРРИТОРИИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
|
ВВЕДЕНИЕ 3
1. Методика картографирования геоморфологических процессов с применением интерферометрической обработки радиолокационных данных с космических аппаратов
5
1.1 Описание методики создания карт деформаций земной
поверхности 5
1.2 Применение средств ДЗЗ с радиолокационными датчиками при мониторинге
геоморфологических процессов 15
2. Методика картографирования геоморфологических процессов с применением данных
оптико-электронных датчиков 18
2.1 Описание методики создания модели высот местности и
ортофотопланов 18
2.2. Методология дешифрирования опасных геоморфологических процессов с помощью
космических и аэрофотоснимков 23
3. Карта опасных геоморфологических процессов на территорию Западной
Сибири 71
3.1 Пояснительная записка к карте опасных геоморфологических процессов на территорию
Западной Сибири 71
3.1.1 Геологическое строение и история развития Западно-Сибирской
равнины 73
3.1.2. Рельеф 77
3.1.3 Климат 82
3.1.4 Гидрография 84
3.1.5 Почвы, растительность и животный мир 86
3.1.6 Природные ресурсы 87
3.2. Опасные геоморфологические процессы на территории Западной
Сибири 89
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 141
Список литературы: 143
Приложение 1 145
Приложение 2 156
1. Методика картографирования геоморфологических процессов с применением интерферометрической обработки радиолокационных данных с космических аппаратов
5
1.1 Описание методики создания карт деформаций земной
поверхности 5
1.2 Применение средств ДЗЗ с радиолокационными датчиками при мониторинге
геоморфологических процессов 15
2. Методика картографирования геоморфологических процессов с применением данных
оптико-электронных датчиков 18
2.1 Описание методики создания модели высот местности и
ортофотопланов 18
2.2. Методология дешифрирования опасных геоморфологических процессов с помощью
космических и аэрофотоснимков 23
3. Карта опасных геоморфологических процессов на территорию Западной
Сибири 71
3.1 Пояснительная записка к карте опасных геоморфологических процессов на территорию
Западной Сибири 71
3.1.1 Геологическое строение и история развития Западно-Сибирской
равнины 73
3.1.2. Рельеф 77
3.1.3 Климат 82
3.1.4 Гидрография 84
3.1.5 Почвы, растительность и животный мир 86
3.1.6 Природные ресурсы 87
3.2. Опасные геоморфологические процессы на территории Западной
Сибири 89
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 141
Список литературы: 143
Приложение 1 145
Приложение 2 156
Актуальность проблемы. Задача мониторинга промышленных объектов таких, как магистральные трубопроводы актуальна для любых крупных, особенно если трубопроводы проложены в труднодоступных или отдаленных районах, а также если их протяженность превышает десятки тысяч километров. Использование данных дистанционного зондирования (ДЗЗ) во многом облегчает и ускоряет решение данной задачи, поэтому разработка и использование различных методик работы с ДЗЗ является наиболее актуальным направлением при мониторинге промышленных объектов и природной среды в целом.
Цель работы. Выявление опасных геоморфологических процессов с помощью ДЗЗ.
Задачи. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
• Изучение особенностей различных космических и аэрофотоснимков - радиолокационных и оптико-электронных-, и методик их обработки;
• Создание ГИС-проектов в среде QGIS
• Дешифрирование и анализ данных ДЗЗ - ортофотопланов с БПЛА и космических снимков
• Составление тематических карт опасных геоморфологических процессов.
Объектом данного исследования является Западно-Сибирская равнина, расположенная в центральной части Российской Федерации Сибирском федеральном округе. Предмет исследования - опасные геоморфологические процессы вдоль трасс магистральных трубопроводов.
Методы исследования. Для выявления опасных геоморфологических процессов вдоль магистральных газопроводов применялись только камеральные методы исследований. Применялись методы работы с данными дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), при этом материалом служили снимки с беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) и космические снимки. Также применялись картографические методы работы со снимками и картами, и сравнительно-географический метод при описании полученных данных. Работы выполнены в программных комплексах QGIS и ArcGIS.
Практическая ценность. Методика детектирования опасных геоморфологических процессов с применением ДЗЗ позволяет во много раз, по сравнению с полевыми методами исследований, ускорять и удешевлять мониторинг промышленных и жилых объектов. Также такая методика дает большую наглядность, позволяет охватывать обширные территории и изучать динамику рельефа без многолетних стационарных наблюдений в поле.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения и 3 глав, заключения и списка использованной литературы. Объем диссертации составляет 159 страниц текста, набранного в редакторе Microsoft Word 2013 (шрифт - Times New Roman, размер шрифта - 14 pt, межстрочный интервал 1,5 строки), в том числе - титульный лист - 1 с., оглавление - 1 с., основной текст, включающий 89 рисунков и 10 таблиц - 135 с., библиографический список из 22 наименований - 2 с., 2 приложения - 14 с.
Основное содержание работы.
В первой главе методика картографирования геоморфологических процессов с помощью радиолокационных снимков с космических аппаратов.
Во второй главе методика построения ортофотопланов, и приводится краткая методология дешифрирования опасных геоморфологических процессов по оптико-электронным снимкам с БПЛА и космических аппаратов.
Третья глава посвящена рассмотрению авторского проекта карты опасных геоморфологических процессов. Рассмотрены основные результаты. Приведена статистика и методика картометрических расчетов геометрических параметров поверхности.
В заключении подводятся итоги проделанной работы, отмечаются преимущества методологии.
1. Методика картографирования геоморфологических процессов с применением интерферометрической обработки радиолокационных данных с космических аппаратов
Для целей своевременного выявления сдвигов земной поверхности над районами подземной добычи полезных ископаемых, картографирования деформаций бортов и уступов карьеров, а также для мониторинга природных и техногенных смещений и деформаций сооружений применяется методика интерферометрической обработки спутниковых радарных изображений.
В данной главе рассмотрены вопросы создания карт смещения земной поверхности с использованием интерферометрической обработки радарных спутниковых снимков.
Цель работы. Выявление опасных геоморфологических процессов с помощью ДЗЗ.
Задачи. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
• Изучение особенностей различных космических и аэрофотоснимков - радиолокационных и оптико-электронных-, и методик их обработки;
• Создание ГИС-проектов в среде QGIS
• Дешифрирование и анализ данных ДЗЗ - ортофотопланов с БПЛА и космических снимков
• Составление тематических карт опасных геоморфологических процессов.
Объектом данного исследования является Западно-Сибирская равнина, расположенная в центральной части Российской Федерации Сибирском федеральном округе. Предмет исследования - опасные геоморфологические процессы вдоль трасс магистральных трубопроводов.
Методы исследования. Для выявления опасных геоморфологических процессов вдоль магистральных газопроводов применялись только камеральные методы исследований. Применялись методы работы с данными дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), при этом материалом служили снимки с беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) и космические снимки. Также применялись картографические методы работы со снимками и картами, и сравнительно-географический метод при описании полученных данных. Работы выполнены в программных комплексах QGIS и ArcGIS.
Практическая ценность. Методика детектирования опасных геоморфологических процессов с применением ДЗЗ позволяет во много раз, по сравнению с полевыми методами исследований, ускорять и удешевлять мониторинг промышленных и жилых объектов. Также такая методика дает большую наглядность, позволяет охватывать обширные территории и изучать динамику рельефа без многолетних стационарных наблюдений в поле.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения и 3 глав, заключения и списка использованной литературы. Объем диссертации составляет 159 страниц текста, набранного в редакторе Microsoft Word 2013 (шрифт - Times New Roman, размер шрифта - 14 pt, межстрочный интервал 1,5 строки), в том числе - титульный лист - 1 с., оглавление - 1 с., основной текст, включающий 89 рисунков и 10 таблиц - 135 с., библиографический список из 22 наименований - 2 с., 2 приложения - 14 с.
Основное содержание работы.
В первой главе методика картографирования геоморфологических процессов с помощью радиолокационных снимков с космических аппаратов.
Во второй главе методика построения ортофотопланов, и приводится краткая методология дешифрирования опасных геоморфологических процессов по оптико-электронным снимкам с БПЛА и космических аппаратов.
Третья глава посвящена рассмотрению авторского проекта карты опасных геоморфологических процессов. Рассмотрены основные результаты. Приведена статистика и методика картометрических расчетов геометрических параметров поверхности.
В заключении подводятся итоги проделанной работы, отмечаются преимущества методологии.
1. Методика картографирования геоморфологических процессов с применением интерферометрической обработки радиолокационных данных с космических аппаратов
Для целей своевременного выявления сдвигов земной поверхности над районами подземной добычи полезных ископаемых, картографирования деформаций бортов и уступов карьеров, а также для мониторинга природных и техногенных смещений и деформаций сооружений применяется методика интерферометрической обработки спутниковых радарных изображений.
В данной главе рассмотрены вопросы создания карт смещения земной поверхности с использованием интерферометрической обработки радарных спутниковых снимков.
Рассмотрев методологию дешифрирования опасных геоморфологических процессов и проанализировав авторскую карту опасных геоморфологических процессов, мы можем сделать несколько выводов о проделанной работе:
1. ДЗЗ являются прекрасным материалом для камеральных и картосоставительских работ. Они подходят как для прикладных, так и для научных целей. ДЗЗ отличаются наглядностью и возможностью мониторинга динамически-развивающихся процессов без прямых измерений в полевых условиях.
2. Опасные геоморфологические процессы на территории Западной Сибири рассмотрены тремя различными способами - с помощью космических снимков, с помощью ортофотопланов с БПЛА и с помощью ортофотопланов совместно с ЦМР с БПЛА. Наилучших результатов удалось добиться при использовании ортофотопланов и ЦМР с БПЛА т.к. возможно было детектировать процессы, незаметные на 2D изображении - морозное пучение,оползнеобразование -, или уточнить глубину денудации флювиальных процессов - оврагообразование, склоновая эрозия. Также такой метод дает возможность производить картометрические расчеты.
3. Геоморфологические процессы подчинены закону географической зональности. Авторская карта опасных геоморфологических процессов наглядно показывает этот факт. На Ямале и на севере Западно-Сибирской равнины преобладают криогенные процессы - морозное пучение, морозобойное растрескивание, термоэрозия -, к югу они постепенно сменяются на процессы, возникающие при медленном оттаивании вечномерзлых пород - термокарст, растет доля флювиальных процессов. Еще южнее криогенные процессы полностью сменяются флювиальными - речная и склоновая эрозия, оврагообразование - и биогенными - выравнивание и переувлажнение при заболачивании - процессами. Сильное заболачивание Западно-Сибирской равнины связано с последствиями отступления плейстоценовых ледников и оттаиванием
вечномерзлых пород, которые были распространены вплоть до 50 параллели. Эти территории были заняты тундростепью, которая с переменой климата превратилась в болота. В самых южные части Западно¬Сибирской равнины - переходных между равнинными и горными ландшафтами - увеличивается доля гравитационных процессов.
4. Антропогенное вмешательство в природные комплексы на севере приводит к ускорению деградации вечной мерзлоты, что вызывает неблагоприятные сопутствующие процессы - термокарст, просадки, переувлажнение. На юге антропогенное вмешательство приводит к чрезмерному обводнению и засолению пород, что в свою очередь, является причиной коррозии металла. Поэтому необходим постоянный мониторинг и комплексные исследования, направленные на предупреждение аварийных ситуаций на таких стратегически-важных промышленных объектах, как трубопроводы. Данная работа наглядно показывает ка можно осуществлять такой мониторинг, используя ДЗЗ.
1. ДЗЗ являются прекрасным материалом для камеральных и картосоставительских работ. Они подходят как для прикладных, так и для научных целей. ДЗЗ отличаются наглядностью и возможностью мониторинга динамически-развивающихся процессов без прямых измерений в полевых условиях.
2. Опасные геоморфологические процессы на территории Западной Сибири рассмотрены тремя различными способами - с помощью космических снимков, с помощью ортофотопланов с БПЛА и с помощью ортофотопланов совместно с ЦМР с БПЛА. Наилучших результатов удалось добиться при использовании ортофотопланов и ЦМР с БПЛА т.к. возможно было детектировать процессы, незаметные на 2D изображении - морозное пучение,оползнеобразование -, или уточнить глубину денудации флювиальных процессов - оврагообразование, склоновая эрозия. Также такой метод дает возможность производить картометрические расчеты.
3. Геоморфологические процессы подчинены закону географической зональности. Авторская карта опасных геоморфологических процессов наглядно показывает этот факт. На Ямале и на севере Западно-Сибирской равнины преобладают криогенные процессы - морозное пучение, морозобойное растрескивание, термоэрозия -, к югу они постепенно сменяются на процессы, возникающие при медленном оттаивании вечномерзлых пород - термокарст, растет доля флювиальных процессов. Еще южнее криогенные процессы полностью сменяются флювиальными - речная и склоновая эрозия, оврагообразование - и биогенными - выравнивание и переувлажнение при заболачивании - процессами. Сильное заболачивание Западно-Сибирской равнины связано с последствиями отступления плейстоценовых ледников и оттаиванием
вечномерзлых пород, которые были распространены вплоть до 50 параллели. Эти территории были заняты тундростепью, которая с переменой климата превратилась в болота. В самых южные части Западно¬Сибирской равнины - переходных между равнинными и горными ландшафтами - увеличивается доля гравитационных процессов.
4. Антропогенное вмешательство в природные комплексы на севере приводит к ускорению деградации вечной мерзлоты, что вызывает неблагоприятные сопутствующие процессы - термокарст, просадки, переувлажнение. На юге антропогенное вмешательство приводит к чрезмерному обводнению и засолению пород, что в свою очередь, является причиной коррозии металла. Поэтому необходим постоянный мониторинг и комплексные исследования, направленные на предупреждение аварийных ситуаций на таких стратегически-важных промышленных объектах, как трубопроводы. Данная работа наглядно показывает ка можно осуществлять такой мониторинг, используя ДЗЗ.