Дешифрование процессов, связанных с деятельностью льда и снега

Реферат на тему:

«Дешифрование процессов, связанных с деятельностью льда и снега»

Тула, 2012

Содержание Введение

1. Гляциальные процессы

2. Средства дешифрования гляциальные процессов

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Процесс извлечения разнообразных информационных данных из фотоизображений земной поверхности, называется дешифрованием. При этом производится обнаружение, распознавание объектов, определение их географической сущности, установление их качественных и количественных характеристик и закрепление результатов изучения на снимке или карте условными знаками. Дешифрование не менее важно, чем сама аэрофотосъемка, так как является основным этапом создания и обновления топографических карт. Его качество зависит от оптических и геометрических свойств аэрофотосъемки, применяемых приборов, а также уровня знаний и опыта дешифровщика.

Формы рельефа выделяют согласно их генезису и размеру. Рельеф формируется под влиянием различных процессов. Процессы, связанные с деятельностью льда и снега относятся к экзогенным. Наука, изучающая природные льды во всех их разновидностях на поверхности земли, в атмосфере, гидросфере и литосфере, называется гляциологией. Единым природным объектом изучения гляциологии являются гляциосфера и составляющие её нивально-гляциальные системы.

Ледники являются важной движущей силой, преобразующей рельеф. Движение льда вниз является причиной корразии подстилающих горных пород. Корразия производит тонкий налёт, называемый ледяным порошком. Обломки пород, переносимые внутри ледникового покрова и в его основании, называются основной мореной.

Картосхемы характеризуют распространение мерзлоты, мощность и температуру многолетнемерзлых толщ на территориях России и всей планеты.

1. Гляциальные процессы Гляциальные рельефообразующие процессы обусловлены деятельностью льда. Обязательным условием для развития таких процессов является оледенение, т. е. длительное существование масс льда в пределах данного участка земной поверхности.

Оледенение возможно лишь в том случае, если данный участок находится в пределах хионосферы. Хионосферой называется слой атмосферы, внутри которого возможен постоянный положительный баланс твердых атмосферных осадков. Нижняя граница хионосферы неровная и при пересечении с сушей образует снеговую линию. Верхняя граница проходит в пределах той части воздушной оболочки, где еще достаточно влаги для превращения ее в лед или: снег. Она ограничена высотой до 10 км.

Различают два типа природного льда: водный и снежный. Водный лед образуется при замерзании вод суши или океана. Снежный лед образуется при метаморфизации снега. Снег в результате многократного замерзания и оттаивания, а также давления приобретает крупнозернистую структуру, превращается в фирн, который в процессе дальнейшего преобразования превращается в глетчерный лед, т. е. лед ледников суши. Профессор Д. Г. Панов выделяет три типа оледенения: а) наземное, или материковое, б) подземное, в) морское. Наибольшее геоморфологическое значение имеют первые два типа.

Ледник — это движущееся естественное скопление льда и фирна на земной поверхности, возникающее в результате накопления и преобразования твердых атмосферных осадков при положительном многолетнем балансе. Движение ледника приводит к его разделению на области накопления (аккумуляции) и расхода (абляции) льда. Ледники движутся от области аккумуляции к области абляции. Площади ледников составляют от 100 км² до нескольких млн. км2.

Ледники подразделяются на покровные, шельфовые и горные. Основными типами ледников суши являются горные и покровные ледники.

В горах, вершины которых поднимаются выше снеговой границы, наряду с экзарационной работой льда протекает процесс альтипланациивершинного нивального выравнивания. Совокупность действия нивации и гравитационных процессов обусловливает при определенных тектонических условиях выравнивание вершин и образование на склонах ступенчатого рельефа нагорных террас. Образуются нагорные террасы на склонах, сложенных твердыми породами. В условиях интенсивного тектонического поднятия такие поверхности могут, вероятно, и не сформироваться. Однако во многих случаях и в очень высокогорных районах (т. е. испытывающих значительное поднятие) замечено, что абсолютная высота большинства вершин не превышает некоторого определенного уровня. Полагают, что нивальные процессы и процессы выветривания ставят определенный предел росту горных вершин, который получил название верхнего уровня денудации или уровня вершин.

При таянии ледника образуются потоки вод, которые также производят определенную геоморфологическую работу. Эти потоки получили название флювиогляциальных, они стекают по поверхности ледника, внутри его или под ледником, а также оттекают от края ледника, несут много обломочного материала и отлагают его либо у края ледника, либо в тех каналах, по которым они текут.

При отступании ледника водно-ледниковые аккумулятивные образования, возникшие на его поверхности или в толще льда, проектируются на донную морену, а впоследствии входят в состав основной морены. Отложения водно-ледникового материала у конечной морены могут занимать большие пространства, особенно при материковом оледенении. Вообще водно-ледниковые образования, достигают наиболее значительных масштабов при материковом (покровном) оледенении.

2. Средства дешифрования гляциальные процессов гляциальный рельефообразующий процесс Современные средства картографирования горных территорий, характеризующихся сложностью рельефа, представляют собой значительные возможности для графического отображения геосистем и протекающих экзогенных процессов. При изучении состояния рельефа интересным представляется изображение территории в традиционном картографическом виде (в том числе, как электронной карты), так и в виде трехмерных моделей, с нанесением на модель тематической информации, отражающей различные параметры (крутизна, экспозиция, ландшафты и т. п.) Современные ГИС-технологии с использованием данных дистанционного зондирования Земли (ДДЗЗ) позволяют детально представить картографические элементы горных объектов, существенно сокращают время составления карт и обеспечивают ряд новых возможностей. Так же интерес представляет совмещение цифровой модели рельефа (ЦМР), топографической или тематической информации и космоснимков различной детальности.

Следует выделить следующие основные возможности картографирования и анализа данных гляциальных процессов:

— накопление и совмещение геоизображений (космоснимки, растровые карты, ЦМР, другие пространственные данные) как некоторой базы данных в единой проекции или как инфраструктуры пространственных данных;

— расчет и синтез новых геоизображений по набору существующих данных или с использованием математических моделей;

— расчет скрытых характеристик объектов геоизображения или их комбинаций, в том числе по математическим моделям;

— представление в трехмерном и естественном виде результатов обработки;

— непосредственные оперативные измерения по данным в ГИС-проекте;

— оперативное оформление результатов анализа и WEB-публикация.

Основными компонентами для ГИС-анализа являются много-спектральные ДДЗЗ (с точностью до 0,45 м), спутниковые радарные данные (для построения ЦМР с точностью до 1 м), векторные карты (широкодоступные с масштабом от 1:100 000 до 1:1 000 000), под-спутниковые реперные данные, данные многолетних наблюдений. Большинство пространственных данных может получаться оперативно и дистанционно (по Internet). В настоящее время начинает развиваться гиперспектральный анализ пространственных данных о территории, по принципам аналогичным лабораторной спектрометрии, но только по ДДЗЗ.

Примером ГИС-проекта для анализа нивально-гляциальных и горных геосистем может быть такая технология, в которой:

— накапливаются за ряд лет ДДЗЗ Landsat и преобразуются в единую проекцию (Гаусса-Крюггера) — среднемасштабная съемка (разрешение 15 — 30 м) для ландшафтных построений;

— получаются уточняющие ДДЗЗ Spot, IRS, ASTER и т. п. на отдельные территории (разрешение 5 — 10 м) и преобразуются к той же проекции;

— выполняется специальная космическая съемка исследуемой территории (на горные массивы и районы оледенения) аппаратами Quick Bird, или аналогичного класса (разрешение 0,6 — 2,5 м), для детального объектного картографирования и уточнения границ геосистем;

— получается, по Internet, ЦМР с точностью до 900 м; 3-секундные данные можно экстраполировать до точности 10 м; или выполнить специальную радарную спутниковую съемку с точностью до 1 м;

— по ЦМР и существующим наземным реперам и картографическим данным крупного масштаба выполняется обработка ДДЗЗ в выбранной проекции;

— дополнительно вводятся и привязываются данные ландшафтных карт, схем каталога ледников и другая тематическая информация;

— по дальнему ИК-каналу ДДЗЗ Landsat рассчитывается температурное поле и корректируется по данным метеостанций этой местности на дату съемки;

— синтезируется геоизображение по определенным каналам, используются расчеты вегетационного индекса;

— ландшафтной карты с определенной точностью и генерализацией [3];

— по данным сверхвысокого разрешения уточняются границы объектов и геосистем, например ледников, строится карта реконструкции оледенения, с использованием наземных данных, и следов деятельности ледников и экзогенных процессов;

— с использованием специальных алгоритмов рассчитывается площадь оледенения (видимого ледника) в проекции и истинная площадь (поверхность ледника), длина, уточняются границы при сравнении с треками GPS-метрии, оценивается площадь поверхностных морен и т. п. [4];

— расчетные и уточненные геоизображения накладываются на ЦМР, при этом эти данные можно сопоставить c крутизной склонов, экспозицией, абсолютной высотой, распределенной температурой.

Возможно не традиционное использование трех мерных моделей — визуализация этапов трансформации ледника. Такая модель позволяет визуально представить масштабы изменения геосистемы за определенный период времени.

На построенных картах и моделях ГИС-проекта с помощью инструментария программного обеспечения ГИС можно выполнять непосредственные измерения, трансформации, вычисления, используя отдельные параметры объектов из баз данных, проводить программные эксперименты в ГИС-проекте, как на своеобразном картографическом стенде. Современные ГИС-технологии по Internet и инфраструктуры пространственных данных позволяют организовать виртуальный географический стенд для исследований, используя ГИС-порталы и базы данных на удаленных серверах без непосредственного их размещения на ПК.

Заключение

Прошедшее столетие характеризуется глобальным потеплением климата, которое заставило человечество обратить внимание на состояние окружающей среды и существующие в ней взаимосвязи. Ледники как динамически неустойчивые системы быстро реагируют на климатические изменения. Это проявляется в динамике процессов массообмена — аккумуляции осадков на леднике, преобразовании вещества в его толще и потере в виде стока талых вод и содержащихся в них примесей.

Основные разработки в данной области:

— расчет и всесторонняя оценка риска опасных природных явлений, ассоциированных с горными ледниками и прорывоопасными гляциальными озерами. Разработка профилактических и предупредительных мер защиты;

— разработка методов долгосрочных прогнозов стока рек с использованием современных технологий;

— разработка, обслуживание баз данных по снежным лавинам и покрову, прорывоопасным гляциальным озераму (VB, MS Access, Paradox);

— разработка, обслуживание, модернизация корпоративных географических информационных систем (ГИС) регионального и локального масштабов по снежным лавинам и покрову, прорывоопасным гляциальным озерам;

— разработка и создание цифровых моделей рельефа (ЦМР) различного разрешения с карт и/или цифровых космических снимков высокого разрешения (ASTER), 3-х мерная визуализация;

— разработка и усовершенствование методов классификации, распознавания и векторизации природных объектов с цифровых космических снимков высокого разрешения. Используемое программное обеспечение: ArcView 3. x, Avenue, Spatial Analyst, 3D Analyst и др.

При прогнозировании неблагоприятных и катастрофических геомрфологических явлений необходим не только мониторинг самих процессов, но и долговременный мониторинг условий и факторов их вызывающих (климат, гидрологический режим и т. п.).

Список используемой литературы

1. Рычагов Г. И. Общая геоморфология: учебник. — 3-е изд., перераб. и доп. / Г. И. Рычагов. — М.: Изд-во Моск. ун-та: Наука, 2006. — 416 с., ил.

2. Китов А. Д., Плюснин В. М. Особенности локальных гляциологических явлений в горных ландшафтах// Устойчивое развитие территорий: теория ГИС и практический опыт. — Саратов: Изд-во Междунар. картограф. ассоциации, 2008. — Т. 1. — с. 130−137.

3. Китов А. Д. О точности геоинформационного картографирования горных геосистем // Тематическое картографирование для создания инфраструктур пространственных данных. — Иркутск: Изд-во ИГ СО РАН, 2010. — Т. 1. — с. 37−39.

4. Китов А. Д., Коваленко С. Н., Плюснин В. М. Итоги 100-летних наблюдений за динамикой гляциальных горных геосистем массива Мунку-Сардык // География и природные ресурсы. — 2009. — № 3. — с. 101−108.

5. Асоян Д. С. Методика эколого-геоморфологического картографирования горных стран по материалам космических съемок. // Геоморфология, № 4, 1999. — с. 29−39.