Разработка методик интерпретации многозональных космических снимков ASTER для решения типовых геологических задач среднемасштабного уровня

На современном этапе развития дистанционных методов изучения Земли на первый план выдвигается проблема создания технологий эффективного использования получаемой пространственной информации при решении широкого круга задач в области наук о Земле. Геологические исследования не стали исключением. Цель представленной работы - разработка методики интерпретации многозональных космических снимков ASTER для решения типовых геологических задач среднемасштабного уровня. Выбор объясняется тем, что сенсор имеет 14 каналов с пространственным разрешением от 15 до 90 м и охватывают видимый, ближний, средний и дальний ИК-диапазоны. Эта особенность позволяет достоверно распознавать различные объекты на поверхности, которые не отличаются в видимом диапазоне.
Разработка методики проводилась на восьми полигонах на территории России и Монголии. Выбор полигонов обусловлен необходимостью решения конкретных геологических задач, которые стояли перед геологами-исследователями. Общая структура методики состоит из четырех этапов:
1) выделение участков растительности, водных объектов, снега, льда. Эти участки могут быть исключены из дальнейшего анализа, поскольку они, как правило, не несут значимой информации для геологии. Наиболее универсальным способом выделения участков растительности, снега, льда является расчет различных индексов. Выделение водных объектов целесообразно проводить методом спектрального угла.
2) составление схемы обнаженности/задернованности территории осуществляется путем совмещения анализируемого снимка и векторных слоев снега, льда, растительности, водных объектов.
3) анализ обнаженных и закрытых территорий.
При анализе обнаженных территорий решается ряд типовых геологических задач: определение вещественного состава пород и геологических границ. Методика решения задачи определения вещественного состава основана на выборе эталонных участков со снимка и построения их спектральных откликов (либо выбора спектров из общедоступных библиотек). Затем проводится сравнение спектральных кривых. В случае если их характер схож, но отличается интенсивностью, проводится классификация с обучением правилом максимального правдоподобия (т.к. названные условия являются ограничениями для метода спектрального угла).
Определение геологических границ осуществляется одним из следующих способов:
а) создается схема распределения вещества (как промежуточный этап) и на ее основе создается общая схема расположения границ территории путем интерполяции границ между областями вещества;
б) проводится последовательное построение частных индексов;
в) осуществляется визуальное дешифрирование снимков для выявления разломных зон (частный случай геологических границ). Для этого анализируются снимки, полученные в ночное и дневное время. В первом случае, в районах с маломощным четвертичным покровом и слаборасчлененным рельефом, разломы на снимках отображаются более темным тоном, поскольку имеют более низкую температуру по сравнению с окружающими породами. Во втором случае применение ограничивается для территорий с активным вулканизмом, поскольку известно, что зоны разломов зачастую сопряжены с зонами вулканической активности. Поэтому, дешифрировав на снимке цепочки вулканических построек, можно обозначить предполагаемую разломную зону.
В результате анализа закрытых территорий решается ряд типовых геоландшафтных задач: определение типов субстрата и растительности.
4) тематическая обработка результатов включает в себя анализ полученных схем, экспертную оценку результатов предметными специалистами, заверку в полевых условиях и создание на этой основе геологических карт.
Созданные методики основаны на вариациях различных методов, что позволило решить широкий круг поставленных задач. Разработка методик проводилась на полигонах, которые являются репрезентативными с точки зрения геоморфологических и ландшафтно-климатических условий, поэтому они могут использоваться на подобных полигонах, по всей территории России и Монголии.