Дистанційні дослідження ландшафтів

Дистанційними методами дослідження ландшафтів назива-
ють методи, застосовані на використанні матеріалів зйомок, ви-
конаних з літака, космічного або іншого літального апарату.

Одним із таких методів є дешифрування аеро- і космічних фото-
знімків (АФЗ і КФЗ). Під дешифруванням розуміють метод розпізна-
вання елементів земної поверхні за їх зображенням на АФЗ і КФЗ.
Ландшафтознавче дешифрування - це розпізнавання на АФЗ і КФЗ
ландшафтних комплексів або їх окремих елементів, засноване на знанні
взаємозалежностей між природними компонентами і елементами, які
складають ландшафтні комплекси, і використанні ландшафтних зако-
номірностей як дешифрувальних ознак. Дешифрувальник, опираючись
на закони взаємних зв'язків між компонентами ландшафту і знання
особливостей їх фотографічного зображення, шляхом логічних побудов
приходить до розпізнавання досліджуваного об'єкту або явища.

З точки зору розпізнавальних можливостей, всі елементи земної
поверхні поділяють на зовнішні - такі, що можна бачити зверху, і внут-
рішні - невидимі. Видимі на фотознімках елементи місцевості
С.В.Вікторов і С.А.Востокова [1963] запропонували називати фізіоно-
мічними, а невидимі - деципієнтними. Дешифровальними ознаками
фізіономічних елементів є форма, розміри, тон (або колір) і структура
елементів фотозображення. Ці ознаки називають прямими. Невидимі на
фотознімках елементи земної поверхні пізнають через видимі за допо-
могою посередніх ознак, грунтуючись на взаємозв'язках між компонен-
тами і елементами ландшафтного комплексу. Прямі і посередні ознаки
називають індикаторами, а метод їх використання для розпізнавання
елементів земної поверхні - індикацією.

До елементів земної поверхні, які підлягають ландшафтному де-
шифруванню, відносяться природні та антропогенні компоненти ланд-
шафтних комплексів, а також самі комплекси. Природними компонен-
тами ландшафтних комплексів є геологічна будова і літологічний склад
порід, рельєф, грунти, водні об'єкти природного походження, природна
рослинність; антропогенними компонентами - водні об'єкти антропо-
генного походження, культурна рослинність, об'єкти промисловості і
сільського господарства, населені пункти і дороги тощо.

Із елементів літогенної основи ландшафтних комплексів найкращу
дешифрованість має фотозображення рельєфу. Дешифровальними озна-

ками форм рельефу є об'ємна форма, планова конфігурація, тінь, струк-
тура фотозображення, а також особливості розміщення рослинного по-
криву. За об'ємною формою, плановою конфігурацією і тінню виявля-
ють мезоформи рельєфу та їх елементи: яри, балки, лощини, карстові
лійки тощо. Особливості розміщення рослинності, а також тон і струк-
тура її фотозображення підкреслюють їхню конфігурацію.

Геологічну будову і літологічний склад порід дешифрують за опосе-
редкованими ознаками - формами мезо- і мікрорельєфу, які утворю-
ються на гірських породах різного складу. Так, форми флювіального
рельєфу мають відмінні морфометричні ознаки в залежності від того,
якими породами - піщаними чи суглинистими - складені ландшафтні
комплекси.

Особливості грунтового покриву розпізнаються, як правило, за
опосередкованими ознаками -приуроченістю тої чи іншої рослинності,
розташуванням ділянки на певних елементах рельєфу і т. п. Ділянки,
що контрастують за умовами ґрунтового зволоження (сухі і мокрі дни-
ща лощин, сухі і сирі заплави, водозбірні зниження при вершинах ба-
лок і т. п.) добре читаються на АФЗ за зміною тональності фотозобра-
ження. Сильно впливає на тональність фотозображення і вміст гумусу в
грунті; різниця у 2-3% змінює тон настільки, що за АФЗ можна розріз-
нити ділянки із світло-сірими лісовими грунтами від ділянок із сірими
грунтами і т. д.

Прямими дешифрувальними ознаками водних об 'єктів є тон і фор-
ма їх фотозображення. Водні поверхні поглинають більшу частину сві-
тової енергії, яка на них падає, тому дзеркало води на знімках зображу-
ється більш темними тонами, ніж суходіл. Річки, озера, ставки розпі-
знаються також за формою і розмірами їх фотозображення. Розпізна-
вання річок і струмків, які течуть в лісі і закриті кронами дерев, також
проводиться за опосередкованими ознаками. В цьому випадку індика-
тором можуть слугувати видовий склад і життєві форми рослин, що
супроводжують річище: на ділянках більшого зволоження вздовж во-
дотоків рослинність має або інший видовий склад, або менші розміри
крон і висоту дерев.

Прямими дешифрувальними ознаками рослинного покриву слугу-
ють тон і структура фотозображення, форма тіні, а також рельєф пологу
в лісових угрупуваннях. Для лісових насаджень основними дешифру-
вальними ознаками є структура і тон фотозображення. Ліси розпізна-
ється на знімках за відносно темним тоном і зернистою структурою.
Так, березовий ліс на знімку має крупнозернисту структуру на відміну
від дрібнозернистого малюнку фотозображення ялиново-смерекового

лісу. Для лісу, що насаджений, характерна лінійна структура. Регулярне
розміщення "зерен" на знімку дозволяє розпізнавати фруктовий сад.
Луки дешифруються за приуроченістю до певних форм рельєфу (вони
приурочені головним чином до долин річок і струмків) і тоном фотозо-
браження. Суходільні луки відрізняються однорідним рівним світло-
сірим тоном. Мокрі луки приурочені до знижених місць і відрізняються
темним тоном. Болотні ділянки мають на знімках загальний сірий тон,
який сильно варіює в залежності від характеру рослинності і ступеня
вологості болота у момент знімання.

Для об'єктів, зв'язаних з діяльністю людини (населені пункти,
шляхи сполучення, промислові споруди і т. д.), характерна геометричне
правильна конфігурація. Регулярне квартальне планування характерне
для порівняно великих населених пунктів в рівнинних районах. Нерегу-
лярне квартальне планування характерне для гірських поселень. Для
невеликих населених пунктів в рівнинних областях типове рядове пла-
нування. Зображення городів та інших сільськогосподарських земель
мають на знімках прямолінійні обриси і характерну смугасту структуру
- наслідок розміщення культур.

Найбільш важливими дешифрувальними ознаками об'єктів транс-
портної сітки є їх форма, місцеположення і тон фотозображення. Для
залізних і шосейних доріг характерна прямолінійність контурів, наяв-
ність снігозахисних лісонасаджень вздовж полотна дороги, насипів і
виїмок, мостів. Грунтові і польові дороги виглядають світлими помірно
звивистими лініями.

Межі ландшафтних комплексів виділяють, насамперед, за ознаками
рельєфу, а потім уточнюють за ознаками рослинності та інших компо-
нентів і елементів природного і антропогенного походження. Так, при-
терасна заплава розпізнається за більш низьким, по відношенню до те-
раси, положенням в рельєфі, а також більш темним, ніж у центральної
заплави і тераси, тоном фотозображення, що є індикатором перезволо-
ження. Западина виділяється на АФЗ своєю округлою формою і більш
темним, ніж у оточення, тоном фотозображення, що вказує на більше
зволоження і інший характер рослинності. В западинах, на відміну від
плакорних ділянок з культурними посівами, зберігається природна рос-
линність вологих луків.

Функціонування і динаміку ландшафтів досліджують шляхом ви-
користання методу часового зрізу, який дозволяє вивчати стан ПТК на
різних стадіях його еволюції. Виконані з різними часовими інтервала-
ми, АФЗ містять значний обсяг інформації про природні та соціально-
економічні явища і процеси, що відбуваються на одній і тій же терито-

рії. Особливе значення це має при дослідженні наслідків антропогенно-
го впливу на ландшафти. Проводячи дешифрування різночасових знім-
ків, можна простежити часову послідовність виникнення і розвитку ан-
тропогенних модифікацій ландшафтів і намітити перспективи оптимі-
зації антропогенного впливу на природне середовище. Так, фотограм-
метрична обробка матеріалів різночасової зйомки для детального ви-
вчення техногенних ландшафтів, які виникають в результаті видобу-
вання корисних копалин, дозволяє отримати морфометричні характе-
ристики техногенного рельєфу на різних стадіях його формування, про-
слідкувати етапи природного відновлення рослинності на відпрацьова-
них ділянках [224].

Більш докладно про ландшафтний метод дешифрування аерофото-
знимків можна прочитати в [6]. Можливості практичного використання
космічної інформації відображені в Атласі дешифрованих знімків тери-
торії України з космічних апаратів "Україна з космосу" [176].

На сьогодні зйомку поверхні Землі виконують природно-ресурсні
супутники: українські "Січ-1" та "Океан-0", російський "Ресурс", аме-
риканський "Landsаt", французький SPOT та ін. Вони оснащені багато-
спектральною скануючою апаратурою MCY, MSS, ТМ, HRV, MOMS та
іншими. Вказані сканери налічують до п'яті каналів в оптичному діапа-
зоні з роздільною здатністю від 10 до 360 м та канали в інфрачервоно-
му діапазоні з роздільною 120-170 м.

Інформація, одержана у вигляді сканерних знімків в різних діапа-
зонах спектру (оптичному, 14 та НВЧ), після відповідної комп'ютерної
обробки дозволяє: вивчення небезпечних природних і техногенних ек-
зогенних процесів і виявлення зон екологічного ризику; дослідження
екосистем великих міських агломерацій і промислових регіонів та ди-
наміки їх територіального розвитку; оцінювання стану і класифікації
рослинності; оцінювання радіоекологічного стану зони впливу аварії на
Чорнобильській АЕС; виявлення джерел забруднення і оцінювання
якості води водних об'єктів; прогнозування масштабів повені; визна-
чення вологості грунтів і рівня ґрунтових вод; пошуки нафтогазонос-
них покладів. Ось деякі приклади таких досліджень.

На багатоспектральних космічних знімках м. Києва легко просте-
жуються райони багатоповерхової забудови і промислові зони, ліси і
парки з різним характером деревних порід, лучна і чагарникова рос-
линність, сільськогосподарські угіддя і садово-дачні ділянки, водні
об'єкти і ділянки намивних пісків під забудову, ділянки з діючими і
потенційними зсувами, місця розвитку ерозійних процесів і просадок
грунтів, ділянки підтоплення грунтів і перевіювання пісків [176].

На космічних знімках Херсону чітко дешифрується техногенний

тип рельєфу: кар'єри по видобутку будівельних матеріалів, насипи, да-
мби, укріплення, вали, відстійники.

Оцінка стану рослинного покриву виконується на основі розрахун-
ку нормалізованого вегетаційного індексу у відповідності з інтенсивні-
стю відбитої сонячної радіації, а індикатором є колір. На космічному
знімку центральних і південних районів України ділянки червоного ко-
льору відповідають повній відсутності рослинності. Це піски, кар'єри,
багатоповерхова забудова міст. Відтинки зеленого кольору відповіда-
ють лісам, лукам, полям сільськогосподарських культур з проективним
покриттям земної поверхні понад 70 %. Відтинки рожевого та жовтого
кольору відповідають ділянкам з проективним покриттям від 10-15 до
70 %.

Цікавим прикладом можливостей дешифрування космічних знімків
за допомогою комп'ютерних технологій є виявлення джерел забруд-
нень водних об'єктів в межах м. Києва. На комп'ютерному зображенні,
що синтезоване із трьох спектральних каналів одного космічного знім-
ка, піксели зображення у відповідності з рівнем забруднення розбиті на
класи, які відрізняються градаціями яскравості. Кожному з них для зру-
чності надані різні кольори, які підібрані таким чином, що найбільшій
яскравості зображення, а отже і найбільшій концентрації забруднень,
відповідає червоний колір. Подальша зміна забарвлення водної поверх-
ні відбувається у відповідності із зменшенням концентрації забруднень.

Більш докладно про принципи, методику і конкретні приклади дис-
танційних ландшафтознавчих досліджень можна дізнатись з робіт [6;
64; 115-116; 176; 209; 223; 225; 281; 311].

6.4. Комп'ютеризація ландшафтознавчих досліджень

Персональний комп'ютер (ПК) стає невід'ємним атрибутом ланд-
шафтознавчих досліджень. Звичайно, він не може замінити експедицій-
ні або стаціонарні польові дослідження, але в змозі значно полегшити і
удосконалити процес дослідження шляхом автоматизації обробки
отриманих різними методами матеріалів.

Використання ПК для дешифрування аерокосмічної інформації
включає: ввід в ПК фотознімків шляхом зчитування скануючими або
лазерними приладами; перетворення аналогової інформації на чорно-
білих або кольорових знімках в цифрову; обробку відеозображень з ви-
водом результатів на екран кольорового графічного дисплея: підсилен-
ня яскравості і контрастності, функціональне перетворення, синтез ба-
гатоканальних зображень, кольорове кодування і т. д. [305]. Під час об-
90

робки дисплейний процесор визначає ряд статистичних характеристик
вихідного або перетвореного зображення, рівень контрастності, серед-
ню щільність фототону тестових ділянок, дисперсію, інтеграл яскраво-
сті), які дуже зручно використовувати у ролі кількісних ознак дешиф-
рування і критеріїв морфометрічної класифікації виділених контурів.
Використання спеціальних пакетів програм, розроблених для автомати-
зованої обробки відеозображень, наприклад, системи Периколор-2000,
дозволяє оконтурювати досліджувані об'єкти або явища на екрані дис-
плею і, використовуючи кольорові заливки або штрихові маски от-
римувати готові схеми дешифрування. Це дає можливість швидко отри-
мувати на екрані різні і за вмістом, і за оформленням варіанти карти,
будувати трьохмірні зображення, трансформувати отримані зображен-
ня. Підсумкові карти в будь-якому варіанті оформлення можуть бути
виведені за допомогою кольорового струминного обладнання [308].

За допомогою системи Периколор-2000 можна створювати дисп-
лейний фільм динаміки будь-якого явища. Він являє собою плавну ди-
намічну послідовність зміни карт на екрані, яка відбувається за бажан-
ням дослідника з будь-якою швидкістю і краще, ніж статичні карти,
показує просторово-часовий хід природних процесів і явищ.

Контрольні запитання:

1. З яких періодів складаються експедиційні дослідження?

2. Які види робіт виконуються під час підготовчого періоду експе-
диційних ландшафтознавчих досліджень?

3. Які види робіт виконуються під час польового періоду експеди-
ційних ландшафтознавчих досліджень?

4. Які види робіт виконуються під час післяпольового періоду екс-
педиційних ландшафтознавчих досліджень?

5. Які характеристики фацій підлягають обов'язковому досліджен-
ню і опису у польовому бланку на точці комплексного опису?

6. Які характеристики рельєфу описуються в графі бланку "рель-
єф"?

1. Як поділяють схили за крутизною, експозицією і формою? Як
визначають ці властивості схилів за топографічною картою?

8. Які характеристики грунту описуються в графі бланку "Опис
ґрунтового розрізу"?

9. Назвіть основні генетичні горизонти ґрунтового профілю і при-
ведіть індекси, якими вони позначаються.

10. Як визначають колір грунту?

11. Як поділяють грунти за ступенем вологості? Як визначають во-
логість грунту під час польових досліджень?

12. Як поділяють грунти за механічним складом гірських порід? Як
визначають механічний склад грунтів під час польових досліджень?

13. Як поділяють грунти за структурою? Як визначають структуру
грунту під час польових досліджень?

14. Як поділяють грунти за щільністю? Як визначають щільність
грунтів під час польових досліджень?

15. Які новоутворення виникають в грунті в процесі його форму-
вання? Які включення зустрічаються в грунті?

16. Як складається повний індекс грунту?

17. Які характеристики деревостану описуються в графі "Види де-
рев"? Як визначають ярус, бал, висоту і діаметр дерев під час польових
досліджень?

18. Які характеристики чагарників і чагарничків описуються в гра-
фі "Види чагарників і чагарничків"? Як визначають рясність, висоту і
стан чагарників і чагарничків під час польових досліджень?

19. Які характеристики трав'яного покриву описуються в графі
"Трав'яний покрив"? Як визначають рясність, висоту і фенофазу під
час польових досліджень?

20. Наведіть шкалу Друде, за якою характеризують рясність
трав'яних рослин.

21. Назвіть види господарських угідь.

22. Назвіть види антропогенного впливу на властивості фацій.

23. Назвіть можливі лімітуючи фактори господарської діяльності.

24. Дайте визначення поняття "стаціонарні ландшафтознавчі дослі-
дження". Які характеристики функціонування, динаміки і розвитку
ландшафтів вивчають на комплексних географічних стаціонарах?

25. Дайте визначення поняття "напівстаціонарні ландшафтознавчі
дослідження".

26. Дайте визначення поняття "дистанційні методи дослідження
ландшафтів".

Дата добавления: 2014-11-18