Изучение природных процессов, связанных с деятельностью поверхностных вод. 

Лавины представляют серьезную опасность для транспортных магистралей и населенных пунктов. Скорость схода лавин достигает 350 км/ч, а сила ударной волны — 1,1 МПа. В большинстве случаев линейные размеры лавин не превышают нескольких километров в длину (1—3 км), а ширина исчисляется всего десятками, редко сотнями метров. В начале лета места схода лавин фиксируются лавинными снежниками, которые после схода сезонного снежного покрова заполняют лавинные лога и лежат на конусах выноса лавин.

Снежники на склонах — очень контрастные объекты, что позволяет их очень хорошо дешифрировать на аэрофотоснимках летнего периода. Космические снимки в этом смысле ничего принципиально нового не дают, но обеспечивают возможность выделения лавин сразу на большой площади, что создает основу для картографирования лавинной опасности и проведения лавинного кадастра. Возможности применения МКФС при изучении лавин изучены достаточно полно [41, 42]. Определено, что использование съемки из космоса в данном направлении можно осуществлять при решении задач по дешифрированию следов схода лавин, сети лавинных аппаратов (ла- виносбор, лоток, конус выноса), густоты сети лавинных логов, морфологических типов лавинных аппаратов, относительной мощности лавин.

Рассмотрим возможности МК'ФС при выделении лавин и их морфологических элементов.

Дешифрирование следов схода лавин. Из следов схода лавин наиболее важны лавинные снежники.

Дешифрирование сети лавинных аппаратов и густоты сети лавинных логов. По космическим снимкам можно установить не только факт схода лавин ц отдельных районах па дату съемки, но и определить, по каким логам обычно сходят лавины, т. е. оценить возможную! лавинную опасность путем составления соответствующей карты [42].

Подсчеты густоты лавинных логов легко осуществить по карте лавинной опасности, составляемой по материалам кос- мофотосъемки, выделяя при этом различные градации по густоте сети лавинных логов, например: до 5 лавинных логов на 1 км, от 5 до 10 лавинных логов на 1 км и т. д.

Дешифрирование морфологических типов • лавинных аппаратов, Дешифрируя особенности горного рельефа, можно не только оконтурить лавинные аппараты, но также выделить их основные элементы — лавиносбор, лоток, конус выноса. По снимкам может быть оценена морфологическая выраженность этих элементов и установлен морфологический тип лавин, используя для этого известную классификацию типов лавин Г. К. Тушинского, на основе чего можно составить карту районирования территории по степени морфологической выраженности лавинных аппаратов, которая непосредственно связана со степенью лавинной опасности. Такой подход позволит разработать критерии пространственного прогнозирования лавин путем количественной оценки их повторяемости в пределах различных элементов рельефа.

Дешифрирование и определение относительной мощности лавин. В результате изучения следов схода лавин, Типов и размеров лавинных аппаратов (размеров лавиносборов и конусов выноса, длины и ширины лесных прочесов) можно разработать относительную шкалу мощности лавин на конкретной территории. Например, лавины 'большой мощности образуют прочесы в лесу и заканчиваются конусами выноса с четкой морфологической выраженностью.

Вышеизложенное показывает, что возможности космической фотосъемки при изучении лавин многообразны, хотя результаты конкретного решения задач по изучению лавин пока единичны.

В настоящее время в связи с осуществлением систематического фотографирования Земли из космоса имеется возможность изучения режима лавинной деятельности и получения прогнозных характеристик.

Сели — весьма сложное полигенетическое явление, обусловленное взаимодействием ряда факторов: климатических, гидрологических, геоморфологических, инженерно-теологических.

При изучении селей с конца 60-х годов успешно применяются аэрометоды. Степень их разработанности применительно к условиям селеобразования и селевого картографирования настолько высока, что среди работ по применению материалов космофотосъемки практически нет публикаций.

Анализ возможностей МКФС показал, что ? их помощью можно получить примерно 70% информации о проявлении селей, получаемой с аэрофотоснимков. Однако применение МКФС в данном направлении не будет дублированием аэрофотодешиф- рирования, а позволит более рационально осуществлять дешифрирование аэрофотоснимков на ключевых участках при решении тех задач, которые не решаются с помощью космофотосиим- ков. МКФС, с одной стороны, предоставляют возможность более рационально определить количество и местоположение ключевых участков, а с другой — осуществить экстраполяцию полученных па них данных в пределах территории исследований.

Оперативное получение фотоинформации из космоса в любые, сезоны 'года определяет возможность изучения активности проявления селей в пространстве и повторяемости их во времени, что очень сложно и практически невозможно с использованием аэрофогометодов, особенно -в настоящее время в связи со значительно возросшей стоимостью аэрофотосъемки, связанной с увеличением цен на горюче-смазочные материалы.

По этим причинам использование МКФС целесообразно при решении двух задач по изучению селей: оценке селеопасности территорий путем составления карт селеопасности; оценке активности и динаlt;мики селевых процессов. При этом необходимо применять комплекс аэро- и космических материалов в соответствии с приведенными 'выше соображениями, основываясь па опыте -применения аэрометодов при изучении селей [71].

Важнейшим фактором, определяющим формирование селевых потоков, являются гидрометеорологические условия. Ливневые дожди и интенсивное таяние ледников и снежников способствует увеличению расходов горных водотоков и формированию жидкой составляющей селей. Установлено, что селевые потоки образуются в водотоках с уклонами русла не менее 0,1. Ско* рость и энергия селевого потока в значительной степени определяются такими гидрологическими характеристиками, как площадь бассейна, конфигурация его русла, наличие участков, создающих заторы. Таким образом, основной задачей гидрологического дешифрирования является выявление бассейнов с возможным селевым режимом стока и определение их гидрологических характеристик. Дешифрирование космофотоснимков обеспечивает получение большей части (этих характеристик. На его основе может быть проведена типизация водосборных бассейнов. При дешифрировании водотоков, являющихся зоной транзита селевых -потоков, на космоснимках дешифрируются резкие перегибы в продольном профиле рек, сужения и расширения русел, подгруженные озера, характер рельефа и размеры пойм, степень зарастания их растительностью и характер ее нарушенное™. Уклоны русел по космофотоматериалам вычислены быть не могут, для этой цели необходимо использовать аэроснимки. Весьма физиономична на космофотоснимках зона аккумуляции селевого материала, чаще всего выраженная конусами выноса,

Рис. 3-1. Фрагмент среднемасштабного космического фотоснимка селеопас- ыого участка БАМа (на стадии завершения строительства) в оранжевокрасной зоне видимой части спектра (июнь 1979 г.):

1 — трасса строящегося БАМа; 2 — древнеледниковый рельеф; 3 — моренные селевые очаги; 4 — русла селевых водотоков; 5 — конусы выноса; 6 — противоселевые сооружения

наличием деформаций бортов днища долины и рядом других геоморфологических признаков '(рис. 31).

Вторым по значению фактором, определяющим формирование селевых очагов, является наличие рыхлого обломочного материала, который может быть вовлечен в селевой поток, образуя его твердую составляющую. (Поэтому при дешифрировании условий селеобразования -важен инженерно-геологический аспект, в рамках которого изучаются возможности питания селевых потоков продуктами разрушения горных пород, образующимися в результате деятельности различных ЭГП. В настоящем разделе нс рассматриваются возможности инженерно-геологического дешифрирования, поскольку они достаточно подробно рассматривались в § 2.3. Не менее важная роль в формировании селевых потоков принадлежит деятельности человека, уничтожающего лесные насаждения и почвенный покров, способствуя нарушению устойчивости -горных склонов и -пополнению твердой составляющей селевых потоков. На МКФС отчетливо дешифрируются различные формы нарушенное™ ландшафтов в результате хозяйственной деятельности человека.

На основе комплексного учета факторов селеобразования и дешифрируемости элементов проявления в ландшафтах очагов зарождения селевых потоков, селевых лотков и русел, конусов выноса селевого материала в работе [71] разработана классификация очагов формирования селей применительно к аэрофотодешифрированию, включающая в себя пять типов: термокар- стово-эрозионно-оползневые очаги ливневого питания в моренных отложениях; эрозионно-оползневые очаги ливневого питания в древних флювиогляциальных отложениях; эрозионно- осыпные очаги в гравитационных отложениях; эрозионные очаги ливневого питания в делювиальных отложениях; обвальноэрозионные и оползневые очаги ливневого питания в лёссах.

Выделенные по аэрофотоснимкам типы селевых очагов не менее достоверно распознаются на МКФС 'высокого пространственного разрешения, несколько хуже — на снимках среднего разрешения.

По результатам комплексного дешифрирования факторов селеобразования и элементов последействия селевых потоков (селевые русла, конусы выноса, деформации бортов долин и склонов) может быть составлена карта селеопасности территории, на которой выделены участки различной селевой опасности, конкретные очаги зарождения селей и селевые долины.

Результатом такой оценки явится районирование территории по селеопасности. В пределах участков е максимальной селевой опасностью необходимы более детальные исследования с получением режимных характеристик по активности и повторяемости селей. На этих участках целесообразно использование материа- лов повторных космофотосъемок. В результате подобного динамического подхода к изучению селей могут быть получены характеристики, отражающие тенденции развития селей, направ- ленность селевых потоков, масштаб их проявления в зависимости от объема поверхностного стока, цикличность селепро- хождения.

Время проведения повторных космофотосъемок, их количество и используемая область видимой части электромагнитного спектра могут быть установлены в результате специально выполненных экспериментальных исследований.

Наледеобразование -- один из наиболее неблагоприятных процессов, развивающихся в условиях 'многолетней мерзлоты. Использование МКФС при изучении наледей имеет довольно широкий диапазон; результаты их применения дают значительную эффективность при изысканиях для дорожного строительства. Наледи получают наиболее четкое отражение на крупномасштабных МКФС высокого разрешения. В своем развитии они, как правило, приурочены к русловым и пойменным частям долин рек и фиксируются по контрастным участкам преобладания светлого, почти белого фототона. За счет сильного яркостного и тонального контраста фиксируется не только количество и .взаиморасположение наледных участков, но и форма конкретных наледей, а также характер их границ. Не менее физионо- мичны на космофотоснимках наледные поляны. Их дешифрируют по аномальному по отношению к окружающей поверхности рисунку фотоизображения, чаще всего сложному, образованному сочетанием расплывчатой пятнистости и полосчатости.

Конфигурация наледных полян обычно неправильная. Они приурочены к русловым расширениям рек или же сопряжены с участками многорукавных русел. Наиболее эффективно использование космофотоматериалов при изучении динамики стаива- ния наледей. Для этого необходима не менее чем двухразовая повторность космофотосъемки в течение весенне-летнего периода (см. рис. 15 и 16), что позволит выявить наледи, связанные как с выходами подземных вод в виде восходящих источников, так и связанные с поверхностными водами. При этом можно определять расчетом мощность наиболее крупных наледей [51]:

W — aFn ,

где W и F — соответственно объем, м3, и площадь, м2, наледей; а и гс — региональные коэффициенты. Мощность наледей вычисляют путем деления их объема на площадь;

Динамику изменения мощности наиболее крупных наледей определяют по материалам сравнительного дешифрирования разновременных съемок с использованием планиметрических приборов или с помощью палеток.

Использование МКФС позволит получить значительную информацию о пространственном развитии наледей, что обеспечи- васт составление карт иаледной опасности. Пример такой карты был приведен на рис. 29.

Заболачивание. По современным представлением болото — сложная система, включающая в себя растительность, торф, воду и внеболотную среду, вмещающую болотный массив [22].

При решении различных практических задач основное внимание при изучении болот уделяется не процессам заболачивания, которые весьма длительны по времени, а уже сформировавшимся торфяникам с присущими им закономерностями строения. Наиболее физиономичным и дешифрируемым на аэроснимках элементом болот является болотная растительность, отражающая наличие болот и процесса заболачивания, а также стадии его развития. Возможности применения МКФС при изучении болот и процесса заболачивания пока раскрыты не полностью, так как в данном направлении исследования еще единичны. Сфера применения МКФС может быть определена возможностью типизации болотных массивов на значительных территориях (например, на протяженных трассах проектируемых железных и автомобильных дорог) с целью оценки связи болотных массивов с различными факторами:              гидрологическими,

гидрогеологическими, рельефом, неотектоникой и т. п.

При этом возможно выделение различных типов болот по характеру водно-минерального питания и положению в рельефе заболоченных участков (болота грунтового питания, сохранившие свободную связь с грунтовыми водами, — низинные; болота атмосферного питания, утерявшие связь с грунтовыми водами, — верховые; занимающие промежуточное положение между первыми двумя типами — переходные) [22]. Использование снимков высокого пространственного разрешения позволит выявлять некоторые стадии развития болот и выделять среди них первые стадии, проявляющиеся в зарастании озер гидрофильной растительностью и образовании застойных участков русел рек, и зрелые стадии ¦— торфяники, выпуклые торфяники (разрушение торфяников).

Результаты такого дешифрирования весьма эффективны для предпроектных разработок с точки зрения оценки общей заболоченности протяженных трасс железных и автомобильных дорог. При этом возможна количественная оценка заболоченности трассы на основе пространственно^площадных характеристик пораженности территории болотами и выделения различных категорий по заболоченности и обводненности территории. Для решения других вопросов, связанных с получением более детальной информации, необходимо использовать аэрофотоматериалы.