<<
>>

Тепловая инфракрасная аэросъемка

  Тепловая инфракрасная аэросъемка (ТИКАС) основана па использовании специальных тепловизионпых систем-тепловизоров , устанавливаемых на борту самолетов и вертолетов. В нашей стране ТИКАС осуществляется отечественным тепловизором «Вулкан» с борта самолетов Ан-30, Ил-14 и вертолета Ми-8 в невидимой части электромагнитного спектра в диапазонах 3—5 и 8—13 мкм.
Метод ТИКАС обеспечивает регистрацию тепловых контрастов объектов местности, определяемых их естественным тепловым излучением. Фиксируемое тепловое излучение преобразуется в электрические сигналы, которые после соответствующей электронной обработки преобразуются в фотографические изображения. В итоге получается тепловая карта объекта съемки с температурным разрешением 0,5—1,0°С. В отличие от зарубежных тепловизионпых систем отечественный тепловизор «Вулкан» позволяет получать лишь качественное черпо-бе- лое изображение тепловых полей местности с отсутствием соответствующих записывающих устройств, что не даст возможности осуществлять цифровую запись тепловых сигналов.

В более современных тепловизионных системах, выпускаемых в Швеции и Франции, конструктивно заложена возможность получения цветных тепловых изображений с количественной передачей температуры объектов в виде изотерм и цифровой записью тепловых сигналов в процессе аэросъемки на магнитную ленту с последующей автоматизированной обработкой изображений. Имеющиеся недостатки конструкции отечественного тепловизора значительно повышают трудоемкость и стоимость ТИКАС. В связи с необходимостью получения количественных температурных характеристик по материалам ТИКАС необходимы работы по их наземному термометрическому обоснованию, выполняемые синхронно с аэросъемкой. В этой связи метод ТИКАС, являющийся относительно дорогим и трудоемким, следует применять как дополнительный, причем на ограниченных участках, требующих получения дополнительной информации о динамике тепловых полей, которую с помощью традиционных методов изысканий и других аэрокосмических методов получить более сложно.

Возможность выполнения ТИ- КАС с вертолетов и самолетов делает реальным получение исходных материалов в широком диапазоне масштабов от 1:5000 до 1:70 000.

Экспериментальные работы по ТИКАС, выполненные по трассам железных и автомобильных дорог, проектируемых и строящихся па Ямале, в Якутии и по трассе Северо-Муйского тоннеля БАМа, определили широкий спектр задач, решение которых возможно с помощью этого метода более эффективно по сравнению с МАФС, МКФ'С и АФС. В районах северной климатической зоны материалы ТИКАС позволяют выделять площади с различной льдистостью грунтов, определять границы участков их сезонного протаивания, с большей вероятностью обнаруживать участки развития подземных льдов, оценивать масштабы подтопления инженерных сооружений. В горных районах материалы ТИКАС являются достоверным источником обнаружения обводненных зон разломов и оценки водообилыюсти тектонически раздробленных горных пород.

В отличие от фотографических аэросъемок (АФС, МАФС), фиксирующих ландшафтные особенности поверхности, ТИКАС обнаруживает те особенности ландшафта местности, которые прямым образом в рисунке обычного АФС не отражаются, в частности тепловые поля, создаваемые природными и техногенными образованиями. Это позволяет осуществлять прогноз критических состояний технических элементов ГТС, т. е. заранее предупреждать различного рода деформации конструкций, которые еще не произошли, но природные предпосылки для возникновения которых уже созданы. Все это делает ТИКАС весьма

Рис. 80. Аэрофотоснимок участка строящейся железной дороги на полуострове Ямал. Фиксируются деформации земляного полотна, но причины, их вызвавшие, прямым образом не определяются (1)

Рис. 3. Фрагмент спектрозонального космического фотоснимка масштаба 1:1000 000 (Кавказский регион)

Рис.

5. Многозональные космические а — гор Южной Сибири;

Рис. 5, в. М-ногозональный космический синтезированный снимок Тувы

alt="" />

Рис. 6. Многозональный синтезирующий проектор МСП-4

Рис. 8. Комплекс цифровой обработки изображений «Свит-Изот 1065»

Рис. 14. Фрагмент средне масштабно го спектрозонального космического фотоснимка Южной Якутии (Алдан) по трассе железной дороги Беркакит —

Том мот

Рис. 72. Фрагмент синтезированного многозонального космического фотоснимка

центральной Якутии

Рис. 75. Общий вид многозональной аэрофотокамеры МКС-4 фирмы «К. Цейсс

Йена».

Рис. 76. Фрагмент синтезированного многозонального аэрофотоснимка района проектирования Кавказской перевальной железной дороги. Голубые пятна на склонах обозначают участки повышенного обводнения полускальных горных пород палеогена за счет выходов на поверхность или близкого элемента залегания к ней подземных вод

Рис.

79. Фрагмент синтезированного многозонального аэрофотоснимка БАМа. По снимку возможно точное определение характера и объемов рекультивации нарушенных при строительстве земель

Рис. 82. Результаты цифровой обработки теплового инфракрасного аэроснимка (к рис. 81). Сиреневые пятна — участки повышенного обводнения грунтов в основании насыпи, готовящихся деформаций сооружений

alt="" />

V

Рис. 85. Результаты цифровой обработки теплового инфракрасного аэроснимка (к рис. 83). Сиреневые пятна — обводненные участки зон разломов 256              16*

эффективным методом получения полезной информации при строительстве и эксплуатации сооружений. В качестве примеров приведем ряд тепловых аэроснимков и прокомментируем их.

Возможности ТИКАС при оценке состояния железных дорог раскрывают рис. 80, 81 и 82 (см. цветную вклейку). На рис. 80 представлен обычный АФС масштаба 1:10 000 участка строящейся железной дороги Обская—Бованенково на полуострове Ямал. По прерывистости белой линии, обозначающей земляное полотно сооружаемой железной дороги, идентифицируется участок его деформации. Однако по нему практически невозможно определить ее причину. На рис. 81 приведен тепловой инфракрасный снимок этого же участка масштаба 1:10 000. На нем четко фиксируется подток грунтовых вод, подтопляющий насыпь, чего невозможно определить по АФС. Более того, по вариациям фототона таких участков можно прогнозировать деформации инженерных сооружений на тех участках, где они еще не произошли, но гидрогеологические предпосылки для которых уже имеются.

Возможности применения ТИКАС для оценки обводненности зон разломов иллюстрируются рис. 83, 84 и 85 (см. цветную вклейку) на примере района непройденной IV тектонической зоны трассы Северо-Муйского тоннеля.

На тепловом аэроснимке участка горного массива (см. рис. 83) фиксируется «решетка» разрывных нарушений, где в узлах их пересечения отмечаются концентрированные выходы подземных вод, а по простиранию отдельных составляющих этой решетки прослеживается их скрытая разгрузка и циркуляция. Причем по рисунку и тональности они заметно отличаются от разрывных нарушений, освоенных гидросетью с временными водотоками:              тональность

разломов со скрытой разгруз-

Рис. 81. Тепловой инфракрасный аэроснимок участка дороги, представленного на рис. 80. На снимке фиксируются контрасты, создаваемые тепловым излучением природных и техногенных объектов. Устанавливается, что размыв земляного полотна вызван подтоплением насыпей грунтовыми водами (/), возможно прогнозирование деформаций сооружений на участках развития ранних стадий термокарста (2)

Рис. 83. Тепловой инфракрасный аэроснимок района строительства Севс-

ро-Муйского тоннеля:

1 — осевые лилии ризломов со скрытой разгрузкой подземных вод; 2 — осевые линии разломов с открытой разгрузкой подземных вод (наледи, родники)

кой подземных вод светлее, чем разломов с открытой разгрузкой вод, что первые более теплые, чем вторые. Это объясняется приуроченностью наледей, не стаявших к моменту съемки, к руслам водотоков, формирование которых связано с выходами подземных вод. Анализ аэрофотоснимка этого же участка (см. рис. 84) показал, что возможности прямой гидрогеологической оценки, выделяемых на этом снимке разрывных нарушений ограничены. На его основе можно получить информацию лишь о выраженности разрывных нарушений в рельефе и структуре массива горных пород.

Каждый из рассмотренных методов аэрокосмического зондирования имеет свою специфику и строго определенную сферу применения. Однако максимальный эффект, получается, когда их применяют в комплексе, причем в строго определенной последовательности. При этом каждый предыдущий как бы определяет задачи последующему. 

<< | >>
Источник: Ревзон А. Л.. Космическая фотосъемка в транспортном строительстве. 1993

Еще по теме Тепловая инфракрасная аэросъемка:

  1. КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ КОСМИЧЕСКОЙ ФОТОСЪЕМКИ С НОВЫМИ ВИДАМИ АЭРОМЕТОДОВ И НАЗЕМНЫМИ ИССЛЕДОВАНИЯМИ
  2. Тепловая инфракрасная аэросъемка
  3. Структура наземного обоснования различных видоваэрокосмического зондирования
  4. 12.1 Аэрокосмический мониторинг и данные дистанционного зондирования