Для студентов МГУ им. Ломоносова по предмету ГеографияТеоретические основы картографо-аэрокосмических технологий дистанционного мониторинга опасных гляциальных процессов высокогорных геосистемТеоретические основы картографо-аэрокосмических технологий дистанционного мониторинга опасных гляциальных процессов высокогорных геосистем
2019-03-132019-03-13СтудИзба
Теоретические основы картографо-аэрокосмических технологий дистанционного мониторинга опасных гляциальных процессов высокогорных геосистем
Описание
Актуальность темы исследования. Одним из приоритетных направлений развития науки и техники Российской Федерации является экология и рациональное природопользование, что вызвано глобальным изменением природной среды, обусловливающим процессы, принимающие нередко катастрофический характер. Это вызывает необходимость мониторинга этих процессов и, в свою очередь, предполагает развитие дистанционных методов их наблюдения и оценки, которые позволяют охватывать значительную площадь труднодоступных территорий и в значительной степени снимают опасность для жизни исследователя. Приоритетными будут при этом исследования динамики различных природных систем, особенно высокогорных, где широко развиты опасные гляциальные явления. Подвижки ледников, снежные и ледяные лавины, катастрофические гляциальные сели образуются в зоне тектонически активного высокогорного рельефа с оледенением. Причём быстрое изменение последнего влияет на масштабы этих стихийно-разрушительных процессов природы. Значительная часть регионов России вынуждена тратить большие средства, чтобы приспособить своё хозяйство к закономерно проявляющимся, а нередко и внезапно происходящих природных стихий. Исследование процессов формирования и динамики опасных явлений, решение вопросов прогнозирования возможно только на основе получения количественных параметров, которые можно получить при интеграции методов картографии, информатики и дистанционного зондирования (Берлянт, 1986).
Степень разработанности темы. Мониторинговые исследования опасных гляциальных процессов в высокогорье в настоящее время проводятся в основном на локальных территориях с ограниченным периодом наблюдений, что не всегда позволяет получить достоверные сведения об их параметрах. Практическое применение для этих целей повторных аэро- и космических снимков, которые позволяют охватывать значительные территории, находится в зачаточном состоянии.
Цель и задачи исследования. Основная цель работы – разработка картографо-аэрокосмических технологий мониторинговых исследований высокогорных территорий при организации их защиты, что является научной проблемой, имеющей важное хозяйственное значение. В соответствии с поставленной целью в работе решались задачи разработки и применения: – картографо-аэрокосмических технологий для дистанционного мониторинга высокогорных геосистем; – способа стереоскопического измерительного дешифрирования разновременных снимков для изучения динамики опасных склоновых процессов высокогорных территорий; – метода определения границ лавиноопасных зон и содержания оценочных и оценочно-прогнозных карт лавиноопасных территорий на различных этапах инженерных изысканий; – применения разработанных технологий при оценке деградации горного оледенения на примере Эльбруса, как возможного источника катастрофических процессов в высокогорье; – оценки условий формирования и динамики катастрофических процессов в высокогорье (снежных лавин и гляциальных селей) на основе картографоаэрокосмических технологий.
Научная новизна работы. Способ стереоскопического измерительного дешифрирования разновременных аэро- и космических снимков при оценке динамики ледников, метод расчёта границ лавиноопасных зон заданной обеспеченности не имеют аналогов и разработаны впервые. Впервые составлены карты изменения оледенения Эльбруса за 40 и 50 лет после МГГ, рассчитан его кумулятивный баланс массы за этот период. Получены достоверные количественные данные об его эволюции за более чем 100-летний период, которые не подтверждают гипотезу об антропогенных причинах глобального потепления климата.
Теоретическая и практическая значимость работы. Разработанные технологии картографо-аэрокосмических исследований позволяют проводить необходимый и достаточный комплекс работ для определения динамики высокогорных геосистем, получать с необходимой точностью параметры их изменений, составлять оперативные оценочные и оценочно-прогнозные карты, т. е. осуществлять дистанционный мониторинг. Способ стереоскопического измерительного дешифрирования разновременных снимков, разработанный нами в процессе исследований, позволяет определять скорость движения льда на поверхности ледников, их пространственное изменение и позволяет выбрать наиболее рациональное расположение точек измерения за счёт визуального наблюдения этих изменений. Модификации этого метода применялись также и для определения динамики различных стихийно-разрушительных процессов (оползней, снежных лавин и гляциальных селей). Разработанный метод расчёта границ лавиноопасных зон заданной обеспеченности по морфометрии лавиносборов позволяет проектируемые объекты строительства в лавиноопасных районах размещать в безопасных зонах, либо обезопасить их при помощи рационально выбранных соответствующих противолавинных сооружений и мероприятий.
Методология и методы исследования. Все перечисленные задачи решались на основе полевых экспериментальных работ, проводившихся на Центральном Кавказе в течение 40 лет с применением повторных стереофотограмметрических съемок с стационарных базисов. Обработка разновременных наземных, аэро- и космических снимков проводилась цифровыми методами. Цифровые методы использовались и при сравнении разновременных карт. При реконструкции размеров оледенения Эльбруса во время малого ледникового периода использовался лихенометрический метод.
Положения, выносимые на защиту. 1. Разработана система картографо-аэрокосмических технологий мониторинговых исследований высокогорных геосистем. 2. Предложен и разработан способ стереоскопического измерительного дешифрирования, составляющий основу картографо-аэрокосмических технологий мониторинговых исследований. 3. Получены количественные параметры эволюции оледенения Эльбруса за 120 лет, которые показывают что современное потепление климата началось ещё в XIX в. 4. Применение разработанных технологий позволило выявить особенности формирования катастрофических селей гляциального генезиса на современном этапе деградации оледенения и определить границы лавиноопасных зон заданной обеспеченности в лавиноопасных районах.
Степень достоверности и апробация результатов. Оценка достоверности результатов исследования выявила, что результаты, полученные высокоточными фотограмметрическими измерениями снимков, цифровыми методами измерения карт имеют высокую степень достоверности и подтверждаются другими независимыми исследованиями.
Основные положения диссертации были доложены на − Международной конференции Интеркарто 2 в г. Иркутске 26–29 июня 1996 г.; − 1 Всероссийской конференции по картографии в Москве 7–10 октября 1997 г.; − XI-XIV Гляциологических симпозиумах 1996, 2000, 2004, 2008 гг. и специализированных гляциологических симпозиумах в 1998, 2002, 2004 гг.; − международной конференции «Мониторинг криосферы» 20–23 апреля 1999 г. в Пущино; − IV Международной конференции «Устойчивое развитие горных территорий» во Владикавказе 23–26 сентября 2001 г.; − международной конференции по механизму формирования и динамике селей в Давосе, Швейцария, 10–12 сентября 2003 г.; − заседании Русского географического общества (отделение картографии и аэрокосмических методов), Москва, 25 марта 2009 г.; − научной конференции МГУ «Ломоносовские чтения», секция географии, 23 апреля 2009 г.; − международной научной конференции «Гляциология в начале XXI века», Москва, 15–16 октября 2009 г. По теме диссертации опубликовано 99 научных трудов, из них 3 монографии, 20 статей в научных журналах, рекомендованных ВАК, 5 статей в иностранных журналах.
Объём и структура диссертации Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и списка использованной литературы из … наименований. Общий объём диссертации 207 стр. Работа иллюстрирована 56 рисунками, 5 схемами и 22 таблицами. В первой главе рассматриваются основные этапы изучения высокогорных территорий на примере оледенения Эльбруса и катастрофических склоновых процессов в Приэльбрусье. Во второй главе изложен способ стереоскопического измерительного дешифрирования разновременных снимков, как основа картографо-аэрокосмических технологий. Главы 3-6 посвящены применению разработанных технологий в разных направлениях исследований динамики высокогорных геосистем.
Степень разработанности темы. Мониторинговые исследования опасных гляциальных процессов в высокогорье в настоящее время проводятся в основном на локальных территориях с ограниченным периодом наблюдений, что не всегда позволяет получить достоверные сведения об их параметрах. Практическое применение для этих целей повторных аэро- и космических снимков, которые позволяют охватывать значительные территории, находится в зачаточном состоянии.
Цель и задачи исследования. Основная цель работы – разработка картографо-аэрокосмических технологий мониторинговых исследований высокогорных территорий при организации их защиты, что является научной проблемой, имеющей важное хозяйственное значение. В соответствии с поставленной целью в работе решались задачи разработки и применения: – картографо-аэрокосмических технологий для дистанционного мониторинга высокогорных геосистем; – способа стереоскопического измерительного дешифрирования разновременных снимков для изучения динамики опасных склоновых процессов высокогорных территорий; – метода определения границ лавиноопасных зон и содержания оценочных и оценочно-прогнозных карт лавиноопасных территорий на различных этапах инженерных изысканий; – применения разработанных технологий при оценке деградации горного оледенения на примере Эльбруса, как возможного источника катастрофических процессов в высокогорье; – оценки условий формирования и динамики катастрофических процессов в высокогорье (снежных лавин и гляциальных селей) на основе картографоаэрокосмических технологий.
Научная новизна работы. Способ стереоскопического измерительного дешифрирования разновременных аэро- и космических снимков при оценке динамики ледников, метод расчёта границ лавиноопасных зон заданной обеспеченности не имеют аналогов и разработаны впервые. Впервые составлены карты изменения оледенения Эльбруса за 40 и 50 лет после МГГ, рассчитан его кумулятивный баланс массы за этот период. Получены достоверные количественные данные об его эволюции за более чем 100-летний период, которые не подтверждают гипотезу об антропогенных причинах глобального потепления климата.
Теоретическая и практическая значимость работы. Разработанные технологии картографо-аэрокосмических исследований позволяют проводить необходимый и достаточный комплекс работ для определения динамики высокогорных геосистем, получать с необходимой точностью параметры их изменений, составлять оперативные оценочные и оценочно-прогнозные карты, т. е. осуществлять дистанционный мониторинг. Способ стереоскопического измерительного дешифрирования разновременных снимков, разработанный нами в процессе исследований, позволяет определять скорость движения льда на поверхности ледников, их пространственное изменение и позволяет выбрать наиболее рациональное расположение точек измерения за счёт визуального наблюдения этих изменений. Модификации этого метода применялись также и для определения динамики различных стихийно-разрушительных процессов (оползней, снежных лавин и гляциальных селей). Разработанный метод расчёта границ лавиноопасных зон заданной обеспеченности по морфометрии лавиносборов позволяет проектируемые объекты строительства в лавиноопасных районах размещать в безопасных зонах, либо обезопасить их при помощи рационально выбранных соответствующих противолавинных сооружений и мероприятий.
Методология и методы исследования. Все перечисленные задачи решались на основе полевых экспериментальных работ, проводившихся на Центральном Кавказе в течение 40 лет с применением повторных стереофотограмметрических съемок с стационарных базисов. Обработка разновременных наземных, аэро- и космических снимков проводилась цифровыми методами. Цифровые методы использовались и при сравнении разновременных карт. При реконструкции размеров оледенения Эльбруса во время малого ледникового периода использовался лихенометрический метод.
Положения, выносимые на защиту. 1. Разработана система картографо-аэрокосмических технологий мониторинговых исследований высокогорных геосистем. 2. Предложен и разработан способ стереоскопического измерительного дешифрирования, составляющий основу картографо-аэрокосмических технологий мониторинговых исследований. 3. Получены количественные параметры эволюции оледенения Эльбруса за 120 лет, которые показывают что современное потепление климата началось ещё в XIX в. 4. Применение разработанных технологий позволило выявить особенности формирования катастрофических селей гляциального генезиса на современном этапе деградации оледенения и определить границы лавиноопасных зон заданной обеспеченности в лавиноопасных районах.
Степень достоверности и апробация результатов. Оценка достоверности результатов исследования выявила, что результаты, полученные высокоточными фотограмметрическими измерениями снимков, цифровыми методами измерения карт имеют высокую степень достоверности и подтверждаются другими независимыми исследованиями.
Основные положения диссертации были доложены на − Международной конференции Интеркарто 2 в г. Иркутске 26–29 июня 1996 г.; − 1 Всероссийской конференции по картографии в Москве 7–10 октября 1997 г.; − XI-XIV Гляциологических симпозиумах 1996, 2000, 2004, 2008 гг. и специализированных гляциологических симпозиумах в 1998, 2002, 2004 гг.; − международной конференции «Мониторинг криосферы» 20–23 апреля 1999 г. в Пущино; − IV Международной конференции «Устойчивое развитие горных территорий» во Владикавказе 23–26 сентября 2001 г.; − международной конференции по механизму формирования и динамике селей в Давосе, Швейцария, 10–12 сентября 2003 г.; − заседании Русского географического общества (отделение картографии и аэрокосмических методов), Москва, 25 марта 2009 г.; − научной конференции МГУ «Ломоносовские чтения», секция географии, 23 апреля 2009 г.; − международной научной конференции «Гляциология в начале XXI века», Москва, 15–16 октября 2009 г. По теме диссертации опубликовано 99 научных трудов, из них 3 монографии, 20 статей в научных журналах, рекомендованных ВАК, 5 статей в иностранных журналах.
Объём и структура диссертации Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и списка использованной литературы из … наименований. Общий объём диссертации 207 стр. Работа иллюстрирована 56 рисунками, 5 схемами и 22 таблицами. В первой главе рассматриваются основные этапы изучения высокогорных территорий на примере оледенения Эльбруса и катастрофических склоновых процессов в Приэльбрусье. Во второй главе изложен способ стереоскопического измерительного дешифрирования разновременных снимков, как основа картографо-аэрокосмических технологий. Главы 3-6 посвящены применению разработанных технологий в разных направлениях исследований динамики высокогорных геосистем.
Характеристики диссертации
Тип
Предмет
Учебное заведение
Семестр
Просмотров
139
Покупок
0
Размер
11,43 Mb
Список файлов
Хочешь зарабатывать на СтудИзбе больше 10к рублей в месяц? Научу бесплатно!
Начать зарабатывать
Начать зарабатывать