Войти
Структура Ричата по Миссия по топографии шаттла и радара (SRTM). Вместо удара метеорита форма рельефа, скорее всего, будет представлять собой обрушившийся купол складчатая структура.Дистанционное зондирование в геологии - это дистанционное зондирование, используемое в геологические науки как метод сбора данных, дополняющий полевые наблюдения, поскольку он позволяет отображать геологические характеристики регионов без физического контакта с исследуемыми областями. Около четверти общей площади поверхности Земли - это обнаженная земля, где информация готова для извлечения из подробных наблюдений Земли с помощью дистанционного зондирования. Дистанционное зондирование осуществляется путем обнаружения сенсорами электромагнитного излучения. Излучение может быть естественным (пассивное дистанционное зондирование) или производиться машинами (активное дистанционное зондирование) и отражаться от поверхности Земли. Электромагнитное излучение действует как носитель информации для двух основных переменных. Сначала детектируют интенсивности отражательной способности на разных длинах волн и наносят на график спектральной кривой отражательной способности. Этот спектральный отпечаток определяется физико-химическими свойствами поверхности целевого объекта и, следовательно, помогает идентифицировать минерал и, следовательно, геологическое картирование, например, с помощью гиперспектрального изображения. Во-вторых, время двустороннего прохождения излучения от датчика и обратно позволяет рассчитать расстояние в активных системах дистанционного зондирования, например Интерферометрический радар с синтезированной апертурой. Это помогает геоморфологическому исследованию движения грунта и, таким образом, может выявить деформации, связанные с оползнями, землетрясениями и т. Д.
Данные дистанционного зондирования могут помочь в исследованиях, связанных с геологическим картированием, геологическими опасностями и экономической геологией (т. Е. Разведкой полезных ископаемых, нефти и т. Д.). В этих геологических исследованиях обычно используется множество инструментов, классифицируемых в соответствии с короткими и длинными длинами волн электромагнитного излучения, к которому чувствительны различные инструменты. Более короткие длины волн обычно полезны для характеристики участка вплоть до минералогического масштаба, в то время как более длинные волны показывают информацию о поверхности в более крупном масштабе, например региональные термические аномалии, шероховатость поверхности и т. д. Такие методы особенно полезны для исследования недоступных областей и планет, кроме Земли. Дистанционное зондирование заместителей для геологии, таких как почвы и растительность, которая преимущественно растет над различными типами горных пород, также может помочь в выводе основных геологических структур. Данные дистанционного зондирования часто визуализируются с помощью инструментов Географической информационной системы (ГИС). Такие инструменты позволяют проводить ряд количественных анализов, таких как использование различных длин волн собранных наборов данных в различных конфигурациях красный-зеленый-синий для получения ложных цветов изображений для выявления ключевых особенностей. Таким образом, обработка изображения является важным этапом для расшифровки параметров из собранного изображения и для извлечения информации.
Тепловое излучение в соответствии с законом Планка. Температура поверхности Солнца составляет примерно 6000К, а пики излучения наблюдаются в видимом свете. Земля с температурой около 300К также излучает невидимое излучение. При дистанционном зондировании электромагнитное излучение действует как носитель информации на расстоянии от десятков до тысяч километров между датчиком и целью. Проксимальное зондирование - аналогичная идея, но часто относится к лабораторным и полевым измерениям, а не к изображениям, показывающим большую пространственную протяженность. Геофизические методы, например Сонар и акустические методы, обладает схожими свойствами с дистанционным зондированием, но электромагнитная волна - не единственная среда. Геотехнические приборы, например, пьезометр, наклономер и глобальная система позиционирования (GPS), с другой стороны, часто относятся к приборам, установленным для измерения дискретных точечных данных. по сравнению со снимками дистанционного зондирования. Подходящий датчик, чувствительный к конкретному диапазону длин волн, в соответствии с назначением, выбирается и используется для сбора электромагнитной волны, отраженной или испускаемой от целевого объекта.
В дистанционном зондировании, в типичной системе дистанционного зондирования измеряются две основные переменные: яркость (или интенсивность) и время прибытия для активных систем. Яркость (т.е. интенсивность возвращаемого сигнала) в зависимости от длины волны наносится на кривую спектрального отражения . Следует отметить, что собранные данные представляют собой смесь отражения солнечного излучения и излучения (согласно закону Планка ) от объекта для видимой и ближней инфракрасной (VNIR) области.. В области теплового инфракрасного (TIR) измеряется в основном излучение, в то время как в области микроволнового регистрируется часть отражения обратного рассеяния. Яркость определяется взаимодействием излучения с веществом, которое регулируется физико-химическими свойствами целевого объекта. Заметные поглощения на определенной длине волны, показанные на кривой спектральной отражательной способности, являются отпечатками пальцев для идентификации в спектроскопии. Время двустороннего распространения излучения может определять расстояние, поскольку скорость приблизительно равна скорости света, примерно 3 x 10 ^ 8 м / с. Это позволяет применять для определения дальности световое обнаружение и дальность (LiDAR) и Радиообнаружение и дальность (радар) и т. Д.
Поскольку датчики смотрят через Атмосфера для достижения цели, есть атмосферное поглощение. Можно выделить три основных атмосферных окна, через которые проникает излучение. Они составляют 0,4–3 микрометра (видимая и ближняя инфракрасная область (VNIR)), 3–14 микрометров (тепловая инфракрасная TIR) и от нескольких миллиметров до метров (микроволновая печь). Камера в повседневной жизни - это пассивная система визуализации в диапазоне длин волн VNIR. Простая классификация преобладающих инструментов дистанционного зондирования в геологии, модифицированная из Rees (2013) в соответствии с контекстом этой страницы. Текст в [] относится к соответствующим инструментам.
| Диапазон длин волн | Длина волны | Чувствительность к | пассивным | активным системам (определение дальности или отображение) |
|---|---|---|---|---|
| VNIR | 0,4–3 мкм | Внутриатомные электронные переходы | Спектроскопия [спектрометр ]; Аэрофотосъемка / Фотограмметрия [камера ] | [LiDAR ] |
| TIR | 3–14 мкм | Межатомная прочность связи в молекулах | [TIR Imager] | / |
| Микроволновая печь | от нескольких миллиметров до метров (микроволновая печь) | температура, шероховатость местности, размер частиц | / | Радар с синтезированной апертурой / InSAR [Radar ] |
Относительное пропускание излучения по отношению к длине волны. Имеются 3 атмосферных окна (VNIR, TIR и Microwave), позволяющие излучению проникать через атмосферу без заметного поглощения. Некоторые исправления все еще необходимы для устранения атмосферного ослабления. Датчик может быть космическим (переносится спутником ), бортовым (переносится самолетом ), или совсем недавно Беспилотный летательный аппарат (БПЛА)) или наземный (иногда называемый проксимальным зондированием). Данные, полученные с большей высоты, захватывают большее поле зрения / пространственное покрытие, но разрешения часто ниже. Перед развертыванием необходимо выполнить предварительное планирование полета в отношении траектории полета, весовой нагрузки, датчика переноски и т. Д. При геологических исследованиях требования к разрешающей способности часто высоки, поэтому при съемке.
схематическое изображение пассивного (слева) и активного (справа) дистанционного зондирования преобладают воздушные и наземные системы. Взаимодействие излучения с веществом в микроскопическом масштабе (поглощение, пропускание и отражение) изображено в левом нижнем углу диалогового окна. Относительная пропорция определяется физико-химическими свойствами материала. Плоская поверхность способствует зеркальному отражению, в то время как шероховатая поверхность дает диффузное отражение. Датчик обнаруживает (синий прямоугольник) отражение солнечного излучения от цели при пассивном дистанционном зондировании, в то время как активные системы дистанционного зондирования освещают цель и обнаруживают отражение. И пассивные, и активные получают естественное тепловое излучение, испускаемое в соответствии с законом Планка. Они также подвержены атмосферным возмущениям. | Диапазон длин волн | Инструменты | Общие приложения в геологии |
|---|---|---|
| VNIR | Multi / Гиперспектральная визуализация | Минерал / Порода Идентификация |
| Фотограмметрия | Форма рельефа Исследования | |
| LiDAR | Геодезические Обследование | |
| TIR | Тепловое инфракрасное изображение | Температурные аномалии |
| Микроволновая печь | Радар с синтезированной апертурой | Смещение Временной ряд |
Главное преимущество использования дистанционного зондирования для решения геологических Проблема в том, что он предоставляет прямую информацию о поверхностном покрытии с использованием синоптического покрытия или иногда стереоскопического обзора. Следовательно, можно было бы лучше оценить общую картину кинематики. Это также снижает нагрузку на полевые работы, необходимые для данной области, за счет синоптических исследований интересующей области. Спектральное зрение позволяет идентифицировать атрибуты горных пород для картирования поверхности. Однако разрешение контролирует точность.
Существует компромисс между пространственным разрешением и спектральным разрешением. Поскольку интенсивность падающего луча фиксирована, для более высокого спектрального разрешения ожидается, что он будет иметь более низкое пространственное разрешение (один пиксель представляет большую площадь), чтобы поддерживать сигнал на уровне стандарта - отношение шума к шуму для анализа. Кроме того, объем данных для передачи ограничен из-за проблем с сигнализацией. Из-за этих ограничений невозможно получить данные с максимальным разрешением во всех пространственных, спектральных и радиометрических разрешениях. Под временным разрешением можно понимать как частоту повторных посещений, так и продолжительность деформации. Например, мгновенный оползень или обрушение воронки вряд ли можно было бы зарегистрировать без высокоскоростной камеры, в то время как реликвии можно было бы отобразить во временном ряду, где временные изменения, например обледенение может быть раскрыт.
Еще один недостаток - несовместимые методы сбора данных и схемы их интерпретации. В результате создание идеальной базы данных вряд ли возможно из-за динамических условий окружающей среды в разных местах. Вместо этого предлагается повторная разведка для изучения определенной области.
Полевое наблюдение и разведка остаются незаменимыми и никогда не должны полностью заменяться дистанционным зондированием, поскольку полевые данные в значительной степени поддерживают интерпретацию данных дистанционного зондирования. Дистанционное зондирование лучше рассматривать как дополняющее, которое направлено на получение мгновенных изображений различного масштаба, перспективы или спектрального зрения. Картирование недр с помощью Геофизические исследования и имитационные модели по-прежнему играют важную роль в трехмерном описании подземных грунтов. Следует предупредить о том, что не существует такого «идеального» датчика, способного или оптимизированного для изучения всего. Выбор набора данных и извлечения информации часто зависит от предпочтений и опыта ученого. Например, аэрофотоснимки могут быть более разумными в безоблачной местности, но в противном случае радар может лучше работать в пасмурную погоду.
Обрыв шельфового ледника Фильхнера в Антарктиде. Изображение с коэффициентом отражения в ближнем инфракрасном диапазоне позволяет отличить воду от льда - Landsat 
Типичный рабочий процесс для решения геологической проблемы, начиная с определения проблемы и заканчивая выбором и интерпретацией данных, вдохновленный Гуптой (1991) 
пример кривой спектрального отражения минерального кварца Дистанционное зондирование может помочь в геологическом картировании поверхности и характеристике рельефа.
видимая и ближняя инфракрасная (VNIR) и тепловая инфракрасная (TIR) чувствительны к внутриатомным электронным переходам и меж -сильная атомная связь, соответственно, может помочь в идентификации минералов и горных пород. Используемый прибор называется спектрорадиометром в лаборатории и спектрометром визуализации или мульти- / гиперспектральным сканером в качестве удаленных датчиков изображения. При условии, что земля не закрыта густой растительностью, некоторые характеристики поверхностной почвы (рыхлые осадочные материалы, покрывающие землю в виде поверхностных отложений от выветривания и эрозия коренной породы) может быть измерена с глубиной проникновения в границу раздела воздух-почва примерно на половину используемой длины волны (например, зеленый свет (~ 0,55 микрометров ) дает глубину проникновения в ~ 0,275 микрометры). Следовательно, большинство систем дистанционного зондирования, использующих диапазон длин волн VNIR, дают характеристики поверхности почвы или иногда обнаженных пород. Другой параметр, регулирующий общую отражательную способность, - это шероховатость поверхности. Та же самая поверхность может казаться шероховатой в VNIR, может казаться гладкой в микроволновой печи, аналогично тому, что мы воспринимаем, когда используем линейку измерителя для измерения шероховатости, когда колебания поверхности измеряются в сантиметрах. По мере уменьшения размера зерна увеличивается шероховатость поверхности и, следовательно, увеличивается общая отражательная способность, поскольку преобладает диффузное отражение вместо зеркального отражения. Зеркальное отражение от гладкой поверхности, например спокойной воды, дает небольшое обратное рассеяние и, следовательно, кажется темным. Например, лед в основном прозрачен в больших размерах, но становится сильно отражающим при разбивании на мелкие зерна.
В исследованиях литологического состава может помочь лабораторная и полевая спектроскопия проксимального и дистанционного зондирования. Данные спектрального коэффициента отражения из спектрометрии изображения с использованием коротких волн, например, формы бортового спектрометра видимого / инфракрасного изображения (AVIRIS), предоставляют химические свойства целевого объекта. Например, содержание железа, которое указывает на плодородие почвы и возраст отложений, можно приблизительно определить. Для почвы с высоким содержанием оксида железа, который имеет красный цвет, должен давать более высокую отражательную способность в красной части длины волны и уменьшаться в синем и зеленом. Также может быть поглощение при 850-900 нм. Индекс покраснения и площадь поглощения в 550 нм на кривой спектральной отражательной способности являются примерами для количественного определения содержания железа в почве.
Для идентификации минералов доступны библиотеки спектрального отражения, например Спектральная библиотека USGS, суммировать диагностические полосы поглощения для многих материалов, не ограничиваясь горными породами и минералами. Это помогает создать карту минералов для определения типа минерала с одинаковыми спектрами с минимальными полевыми работами на месте. Минералогия определяется путем сопоставления собранной пробы со спектральными библиотеками статистическим методом, таким как регрессия частичных наименьших квадратов. Помимо высокого отношения сигнал / шум (>40: 1), точное пространственное разрешение, ограничивающее количество элементов внутри одного пикселя, также способствует точности решения. Также доступны инструменты цифрового субпиксельного спектрального разделения. USGS Tetracorder, который применяет несколько алгоритмов к одним спектральным данным по отношению к спектральной библиотеке, является чувствительным и дает многообещающие результаты. Различные подходы обобщены и классифицированы в литературе, но, к сожалению, не существует универсального рецепта для идентификации минералов.
Для горных пород, будь то магматические, осадочные или метаморфические, большинство их диагностических спектральных характеристик минералогии представлены в более длинных волнах (SWIR и TIR), который для пример присутствует в миссии ASTER. Это связано с чувствительностью колебательных полос с большей длиной волны. В отличие от автоматической статистической интерпретации, упомянутой выше для минералов, более целесообразно использовать визуальную интерпретацию для идентификации породы, потому что поверхностные изменения породы могут давать очень разные спектральные характеристики.
Предлагается несколько индексов для типа породы идентификация, такая как кварцевый индекс, карбонатный индекс и основной индекс, где Di - данные i-го диапазона в ASTER.
Гиперспектральная визуализация дает высокое спектральное разрешение, но в качестве компромисса пространственное и радиометрическое разрешения ниже Поверхностная почва - хороший пример геологии под ней. Некоторые свойства почвы, наряду с литологией, упомянутой выше, могутбыть извлечены из дистанционного зондирования, например Landsat ETM +, для разработки горизонта почвы и, следовательно, для его классификации.
Количество влаги в частицах почвы определяется размером частиц и текстурой почвы, так как межклеточное пространство может быть заполнено воздухом для сухой почвы и воды для насыщенной почвы. По сути, чем мельче размер зерна, тем выше способность удерживать влагу. Как упоминалось выше, более влажная почва на радиолокационном изображении ярче сухой. Для коротковолновой области VNIR, согласно той же теории, глинистая поверхность с меньшим размером зерна, способствующая большему обратному рассеянию, дает более высокий спектральный отклик. Однако более высокая высокая температура почвы и содержание влажности делает глину темнее на изображениях по сравнению с илистым и песчаным почвенным покровом после осадков. Что касается области VNIR, по мере увеличения размера происходит более заметное поглощение (1,4, 1,9, 2,7 микрометра, а иногда и 1,7 для поглощения гидроксила). С другой стороны, радар чувствителен еще к одному фактору: диэлектрическая проницаемость. Следовательно, имеет место обратное рассеяние, это означает более яркое на радиолокационных изображениях. Таким образом, почва выглядит ярче при более высоком содержании влаги (при наличии капиллярной воды ), но темная для затопленной почвы (зеркальное отражение). Количественно, в то время как текстура почвы определяется с помощью статистических средств регрессии с калибровкой, ученые также разработали индекс воды в почве (SWI) для обнаружения долгосрочных изменений. Другой подход - это модель баланса поверхностной энергии, которая позволяет прогнозировать фактическую эвапотранспирацию.
Короче говоря, общий коэффициент отражения почвы может быть сведен в таблицу.
| Инструменты | Сухая почва | Влажная почва | Затопленная почва |
|---|---|---|---|
| Радар | темнее (энергия проникает в почву с низкой диэлектрической проницаемостью) | ярче (вода имеет высокая диэлектрическая проницаемость) | очень темный (зеркальное отражение) |
| VNIR | более яркое (меньшее поглощение) | темнее (заметное водопоглощение) | такой же в виде воды (малая глубина проникновения) |
Органический углерод почвы в основном происходит в результате проксимального зондирования с использованием средней инфракрасной отражательной способности. Более темный цвет почвы является результатом насыщенного органического вещества плюс переменное количество черной гуминовой кислоты и почвы почвы. Чем выше количество веществ в почве, тем больше будет поглощаться падающая энергия, и в результате в целом ожидается более отражательная низкая способность. Контраст цвета почвы позволяет проводить количественный анализ глубоких полос, анализ главных компонентов и моделирование.
Засоление почвы является недостаточным количеством дождевой воды осадки, которые приводят к накоплению растворимой поверхности почвы. Спектральное проксимальное зондирование в VNIR чувствительно к поглощению воды в гидратированных испаряющихся минералах, наиболее заметно при 505 нм, 920 нм, 1415 нм и 2205 нм. Для еще более засоленной почвы 680, 1180 нм и 1780 нм также дадут более низкую отражательную способность (более высокое поглощение) и более высокую отражательную способность при 2200 нм, возможно, из-за потери кристалличности в глинистых минералах. Спектральная кривая также показывает уменьшение общего наклона от 800 нм до 1300 нм для более высокой солености. Общая кривая отражения на всех длинах волн с увеличенной концентрацией, в то время как состав солей будет показывать некоторые вариации в полосах поглощения.
Поверхностные проявления геологической кинематики дают подсказки для интерпретации фотографий, вдохновленные Гуптой (1991) Трехмерные геоморфологические особенности, вытекающие из региональной тектоники и механизмы образования, также можно понять с точки зрения небольших изображений, показательную площадь, полученную на возвышении. топография области часто характеризуется вулканической активностью или орогенезом. Эти процессы горообразования определяются отношением напряжения к деформации в соответствии с типами горных пород. Они как деформации упругости / пластичности / разрушения в ответ на различную кинетику. Методы дистанционного зондирования такие доказательства, как наблюдаемые линеаменты, распределение гор в глобальном масштабе, сейсмичность и вулканическую активность, поддержку исследований тектоники и геодинамики вбе земной коры. Дополнительная спектральная информация также помогает. Например, снег и лед различаются по размеру зерна. Помимо плоской геологической карты с поперечными разрезами, иногда трехмерный вид из стереофотографий или представление в цифровой модели рельефа (DEM) может помочь визуализации. Теоретически LiDAR дает разрешение с точностью до сантиметра, в то время как радар дает оценку до 10 метров из-за своей высокой чувствительности к мелкой неровности. Косые изображения могут улучшить третье измерение, но должны помнить о затенении и искажении.
Дельтовая форма рельефа в устье Хуанхэ, Китай - Landsat Хотя полевое картирование является наиболее предпочтительным способом получения достоверных данных с земли, этот метод не работает, когда районы становятся недоступными, например, условия слишком опасны или экстремальны. Иногда въезд ученых запрещен по политическим причинам. Дистанционное зондирование, с другой стороны, предоставляет информацию об интересующей области, не отправляя ни человека, ни датчик на место.
Пустыня сформирована эоловыми процессами, а ее Пустыня рельефа - формы эрозией и отложениями. Сверхопары аэрофотоснимков обеспечивает трехмерную визуализацию рельефа местности, в то время как гиперспектральное изображение использует информацию о размерах зерна, состав песка и т.д. длина в VNIR, соответствующие скудной растительности и малой волнения. Еще один инструмент - радар, который может проникать в поверхностный песок, материал с низкой диэлектрической проницаемостью. Эта прозрачная характеристика, особенно микроволны L-диапазона (1,25 ГГц) с проникновением 1–2 м, позволяет картировать подповерхностные слои и, возможно, идентифицировать прошлый водоносный горизонт. Выявлена палеогидрография в пустыне Сахара и пустыня Гоби, и в будущих исследованиях дальнейших исследований с использованием бортового диапазона (435 МГц) для проникновения 5 м.
Политика позы вызов научным исследованиям. Одним из примеров являются горы Тибести, которые в последние десятилетия являются уязвимыми и политически нестабильными из-за уранового месторождения под ними. Однако этот район может служить одним из ярких примеров внутриконтинентального вулканизма или горячей точки. Детальные исследования территории, разделенной на Западную, Центральную и Восточную Вулканическую Провинцию Тибести, не показывают каких-либо признаков пространственно прогрессивного вулканизма, и, следовательно, она вряд ли может быть горячей точкой, как проявление Гавайских или Галапагосских Острова. Дополнительные данные и систематические полевые исследования и исследования, например, геохимическое и радиометрическое датирование, - отличные темы, на которых стоит сосредоточиться в ближайшем будущем. Купол вала Тибести также изучается как региональная речная система для оценки скорости подъема.
Водные объекты, например океан и ледники, могут быть изучены с помощью дистанционного зондирования. Вот два примера картирования планктона и ледников.
Цветение фотосинтезирующего фитопланктона является экологическим признаком благоприятных условий окружающей среды. Спутниковое дистанционное зондирование в диапазоне длин волн VNIR помогает определить место спорадического цвета океана из-за относительного увеличения соответствующего на спектральной кривой. Различные математические методы (например, алгоритмы соотношения и разности спектральных диапазонов) разработаны для обслуживания прибрежных и открытых водоемов и различных типов цветения (например, цветение кокколитофоридов и цветение триходесмий). Возможность мониторинга в реальном времени за счет комбинированного использования долгосрочных спутниковых данных позволяет лучше понять динамику океана.
Картирование ледников облегчает с помощью дистанционного зондирования, в отличие от перевозки тяжелого оборудования на опасную ледяную землю. Некоторые известные приложения включают составление карт ледников, покрытых чистым льдом и покрытых обломками, записи колебаний ледников, исследования баланса массы и изменения объема для помощи в создании топографической карты и количественного анализа. Аналогичным образом автоматизированный подход с использованием ленточной математики и расчетов ЦМР с использованием данных высокого разрешения необходим для изучения ледниковых вариаций из динамических условий окружающей среды.
Геологические опасности вызывают несчастные случаи и серьезный ущерб свойства. Хотя предотвратить стихийные бедствия практически, их влияние можно уменьшить и свести к минимуму с помощью надлежащей предварительной оценки и планирования рисков.
США Карты сейсмической опасности 2014 Землетрясения проявляются в движении земной поверхности. Дистанционное зондирование также может помочь в изучении землетрясений по двум аспектам. Один из них - лучше понять местные условия грунта. Например, некоторые типы грунтов, склонные к разжижению (например, насыщенный рыхлый аллювиальный материал), наносят больший ущерб при вибрации, и поэтому зонирование опасности землетрясений может помочь в сокращении материального ущерба. Другой - определить местонахождение исторических землетрясений в неотектонизме (за последние 11000 лет) и проанализировать их пространственное распределение, и, следовательно, зоны разломов со структурными разрывами нанесены на карту для дальнейших исследований. С геодезической точки зрения радиолокационная техника (SAR-интерферометрия, также называемая InSAR) обеспечивает измерение с ущерба земли до сантиметрового масштаба. SAR-интерферометрия - это технология, использующая несколько изображений SAR, регистрирующая обратное рассеяние микроволнового сигнала. Обратный сигнал можно использовать для расстояния между землей и спутником. Когда два изображения получены в одной и той же точке, но в разное время, некоторые пиксели, показывающие задержанные возвраты, показывают смещение, при условии отсутствия изменения грунта. Карта с точностью до сантиметра. Карта с точностью до длины волны, то есть с точностью до сантиметра. Другой подобный метод - это Глобальная система позиционирования (GPS), которая регистрирует смещение во времени дискретных точек посредством трилатерации микроволновых спутниковых сигналов GPS. Та же идея и принцип измерения с ущерба грунта могут быть также распространены на мониторинг других природных явлений, таких как вулканизм, оползни и лавины. Спутниковые тепловые изображения в среднем инфракрасном диапазоне (11–12 микрометров) показывают некоторые тепловые поля в геологических активных областях, таких как системы линейных изменений и разломов. Помимо этих долгоживущих тепловых полей, в областях землетрясения эпицентр имеется несколько положительных тепловых аномалий 3-4 ° C на поверхности суши или около -5 ° C для морской воды. Контраст появляется за 7–14 дней до движения Земли. Хотя это наблюдение подтверждено лабораторными экспериментами, возможные причины этих различий все еще остаются спорными.
Мангровые заросли предлагает защиту от цунами и штормов, сметающих внутренних районы, потому что окраины мангровых зарослей были повреждены и забрали всю область. Поэтому актуальной темой становится дистанционное зондирование мангровых зарослей и растительности как естественного барьера для управления рисками. Недавние достижения и разработки очень ожидаются в ближайшем будущем, особенно в связи с преобладанием системы гиперспектральной визуализации и спутниковых изображений с очень высоким разрешением (до субметрового уровня). Для экологических исследований могут быть разработаны новые схемы классификации, позволяющие отличать виды от состава. Оценка площади листа, высоты растительного покрова, биомассы и продуктивности также может быть улучшена с появлением и будущих датчиков и алгоритмов. Наводнение, вызванное цунами, приводит к изменению прибрежной зоны, что можно количественно оценить с помощью дистанционного зондирования. Подход на использование разделения изображений на частичные изображения для дальнейшего анализа переопределения порога обнаружения ускорения времени вычислений и выполнения совместимости с ручным картированием отрицательного воздействия.
Интерферограмма, показывающая движение грунта в пустыне Трех сестер, где извержение произошло 1500 лет назад. Каждый цветной контур представляет собой равное поднятия, которое, возможно, вызвано накоплением магмы на глубине около 7 км. Поднятие около 130 мм при боковой протяженности 20 км. Белые кнопки - это станции GPS. ENVISAT / Wicks, C.W. et al., 2002, USGS Динамическая магма под плитами, на мы живем, вызывает вулканическую активность на поверхности Земли. Чтобы глубже понять понимание вулканологии и активного мониторинга вулканов, получаемых с помощью дистанционного зондирования данных, измерений поверхности и теплового измерения, а также потока и мониторинга газа. Сейсмичность, с другой стороны, считается геофизическим методом. Данные могут собираться на протяжении всего цикла извержения, от волнений до извержения и затем релаксации. Например, область ультрафиолетового (УФ) и VNIR чувствительна к диоксиду серы, одному из вулканических газов. BrO (образовавшийся в результате взрыва брома внутри шлейфов) и CO 2 также являются возможными кандидатами для вулканического мониторинга в наши дни. Тепловые возмущения, например, из-за изменения температуры в кратерных озерах и нагнетания горячего газа в атмосферу, могут быть обнаружены с помощью датчиков TIR для автоматизации тепловых оповещений о вулканах. Подъем и оседание грунта можно было количественно оценить дистанционно с помощью метода InSAR. Поверхностное проявление вулканизма имеет тенденцию отдавать предпочтение простой геометрии, в то время как сложности вносятся подземными взаимодействиями. Хотя дистанционное зондирование позволяет собирать данные о земле, настоятельно рекомендуется трехмерное моделирование с использованием анализа конечных элементов с геофизическими исследованиями недр.
Ночное тепловое инфракрасное изображение ASTER, запечатлевшее извержение вулкана Кальбуко в 2015 году. в Чили. Горячий эруптивный материал на вершине выглядит белым (горячим), с фиолетовым шлейфом, струящимся вправо, что указывает на то, что он покрыт пеплом. Оползни - одна из форм массовых потерь, вызванных гравитация и неустойчивость склона. Камень и обломки быстро падают вниз и наружу со склона. Помимо характеристики участка с помощью геологического картирования, можно использовать многие из упомянутых инструментов дистанционного зондирования. Например, использование аэрофотоснимков для обновления инвентаризации оползней популярно в Гонконгских исследованиях оползней. Метод LiDAR для создания цифровой модели рельефа высокого разрешения (HRDEM) и цифровой модели местности (DTM) с растительным покровом имеет решающее значение для количественной оценки уклон, аспект уклона, мощность потока, плотность дренажа и многие другие параметры для моделей опасности оползней. Микроволновый радар также может принимать участие в распознавании оползней на изображениях радаров с синтезированной апертурой (SAR) и мониторинге с помощью метода InSAR, который эффективно показывает мелкомасштабные деформации. Управление рисками опасностей может быть дополнительно обсуждено с использованием географической информационной системы (ГИС).
В контексте экономической геологии поверхностные данные помогают определить возможные запасы природные ресурсы.
Наличие природных запасов, которые можно эксплуатировать, находится в тесной связи с окружающей геологией. Возможные исследования ресурсов должны быть подкреплены точными геологическими моделями для определения местоположения залежей руды и нефти на основе предварительного регионального обзора. Дистанционное зондирование может обеспечить масштабируемое расследование по мере продвижения программы разведки при разумных затратах. Одним из примеров является мониторинг деформации поверхности в шахте с использованием временных рядов InSAR. Другой пример - использование коротковолновой области в VNIR для оценки нефтяного коллектора, потому что VNIR может обеспечить как точное измерение расстояния с помощью лидара, так и спектральные данные от спектрального сканирования. Следует иметь в виду следующее ограничение: дистанционное зондирование предназначено для обнаружения поверхности, в то время как природные ресурсы сосредоточены в глубине, поэтому его использование несколько ограничено. Тем не менее, есть некоторые косвенные данные, обеспечивающие ценные исходные данные, в том числе следующие примеры
The expansion of tailing impoundment to save water and m уменьшить воздействие на окружающую среду на руднике Эскондида, Чили, крупнейшем в мире источнике меди - Landsat Предлагается новый метод в отношении вышеуказанных средств изменения горных пород, в свете недо статков низкой отражательной способности из-за растительного покрова и неопределенности некоторых минералы, например каолинит, которые могут или не могут быть результатом измененного минерала. В их алгоритме сначала рассматривается общая форма спектра от гиперспектрального изображения, а затем полосы поглощения. Затем рассчитываются коэффициенты корреляции для каждого пикселя путем сравнения данных дистанционного зондирования и данных наземного поля. Решение будет назначено каждому пикселю наиболее уязвимым доминирующим объектом, но не путем установки порогового значения.
Ориентация на подземные воды ресурсы для снабжения - одна из конечных целей в управлении водными ресурсами. Хотя большая часть информации действительно предоставлена из гидрогеологии, геофизических методов и бурения, метод дистанционного зондирования, использующий тот же принцип для интеграции данных, собранных на поверхности, может сделать вывод о возможных замкнутых / неограниченных водоносных горизонтах. Например, в данных радара (георадар ), который способен проникать в землю на глубину метров, может наблюдаться некоторое диффузное отражение от «шероховатой» поверхности относительно используемой длины волны. Изменение литологии может указывать на мягкие породы и рыхлые отложения, где пористость высокая.
Исследования поверхностной растительности в основном выполняются с помощью анализа мультиспектральных или гиперспектральных изображений, в основном из-за более низкой глубины проникновения и более высокого разрешения в диапазоне длин волн VNIR. В анализе растительности доступно множество датчиков, алгоритмов обработки и классификации изображений и схем оценки результатов на основе дополнительных данных. Например, характеристика пастбищных угодий в отношении количества и качества биомассы может быть выведена на основе гиперспектральных данных. Обнаружение фотосинтетических активных (стоящих живых) и нефотосинтетических активных (стоячие мертвые) и их соотношение в интересующей области поддерживает количественную оценку биомассы. Качество кормов, представленное в Соотношение Углерод : Азот, может быть оценено путем обработки гиперспектральных данных с точностью более 80%.
Растительность изменилась с густого леса на выращивание сои прямоугольной формы. земля в Санта-Крус, Боливия - Landsat С геологической точки зрения, поверхностный покров может скрывать интересующую область на изображении. Что касается растительности, временной ряд Нормализованного разностного индекса растительности (NDVI), который характеризует рост сельскохозяйственных культур, может определить структуру почвы. Биогеографический градиент, включающий параметры окружающей среды, такие как флористические условия, осадки и температура, также дает ключ к разгадке почвенного покрова. Метод спектрального несмешивания, предполагающий, что полная отражательная способность пикселя представляет собой линейную смесь отражательной способности компонентов, очерчивает объекты, вносящие вклад в результирующий сигнал, полученный в датчике. Некоторые другие параметры и косвенные параметры почвы, такие как нефотосинтезирующий растительный покров, лишайники, функциональные типы растений и значения индикаторов Элленберга, возможны для характеристики почвы.
Вулканизм на Ио, теряющий тепло, полученный камерой LORRI зонда New Horizons Помимо Земли, дистанционное зондирование сделало возможным исследование планет без отправки астронавта в космос. Для большинства исследований планет из-за толстой атмосферы радар является подходящим инструментом для исследования поверхности планеты. Радар может проникать в атмосферу и обнаруживать неровности поверхности. Кроме того, топографические карты могут быть получены с помощью радиолокационной альтиметрии и методов InSAR, например, в картировании Венеры. В качестве примера планетарных приложений с использованием дистанционного зондирования можно проиллюстрировать наблюдение вулканизма на Ио, которое показывает наибольшее количество действующих вулканов на квадратный километр в Солнечной системе. Хотя важность вулканологии Ио хорошо задокументирована в учебниках, новые наблюдения указывают на то, что временная эволюция спектрального отношения между тепловым излучением 2: 5 микрометров (тепловая сигнатура) может указывать на режимы извержения, от лавового фонтана до потоки кремнистой лавы. Недавно было сделано предложение улучшить пространственное разрешение для более точного определения местоположения источника тепла, чтобы прояснить нерешенную загадку вулканологии, которая сильно связана с приливным нагревом, вызванным эксцентриситет орбиты из Юпитера. Моделирование показало, что необходимо поддерживать подходящее расстояние между исследуемой землей и датчиком, чтобы обеспечить значимый размер пикселя для разрешения поверхности Io. Дистанционное зондирование со спутника также снижает дрожание, поскольку датчик устойчив в космосе и дает точные данные в отсутствие атмосферы для наземных наблюдений, несмотря на сильную зону излучения на Юпитере, которая резко ограничивает срок службы датчика. Все это способствует будущему проектированию приборов и орбиты.
Обработка изображений имеет решающее значение для преобразования необработанных данных в полезную информацию. Для дистанционного зондирования изображения, когда спектральные данные собираются и записываются в пикселях изображения изображения, двумерное представление. После удаления шума и калибровки изображения затем географически привязаны, чтобы связать пиксель с реальной географией. Затем данные из первых рук корректируются для удаления таких шумов, как атмосферные возмущения, структурные эффекты и искажения. Данные дистанционного зондирования часто подтверждаются наземной достоверностью, которая обычно служит обучающими данными при классификации изображений для обеспечения качества. Интерпретация изображения может быть достигнута с помощью интерпретатора или вычислений. Надежность интерпретируемой карты высока только в том случае, если эксперт имеет полное представление о геоморфологии, о том, как поверхностный ландшафт может формироваться при возможном взаимодействии множества факторов и ограничениях метода. Хотя существует богатый опыт визуальной интерпретации аэрофотоснимков, этот метод требует много времени и подвержен человеческим ошибкам. Цифровая контролируемая или неконтролируемая классификация рельефа с использованием четкой или нечеткой логики кластеризации открыла новые возможности для жизнеспособных решений. Однако вычислительные алгоритмы зависят от масштабной зависимости и произвольного определения границ классов. Наличие растительного покрова и пересеченной местности также может снизить применимость. Статистические и вычислительные алгоритмы для выявления корреляций активно развиваются для анализа изображений. Например, появление непараметрических классификаторов, таких как нейронная сеть, становится альтернативой классификации массивных данных.
Техника дистанционного зондирования тесно связана с более поздней интерпретацией и визуализацией данных., которая является одной из возможностей Географической информационной системы (ГИС). ГИС также позволяет вводить другую информацию, такую как социально-экономические условия и биофизические условия с точки зрения слоев. Дальнейший анализ проводится в том же пространственном экстенте, и затем создаются тематические карты для презентации. Применение интеграции ГИС и дистанционного зондирования ни в коем случае не может быть исчерпывающим, но здесь обсуждаются темы гидрологии, оползней и городского планирования.
Существует множество применений данных ГИС и дистанционного зондирования в управлении водными ресурсами, начиная от разведки, моделирования подземных потоков и естественного пополнения, контроля загрязнения и мониторинга гидрогеологических процессов. По сути, типы топографии, растительного покрова, дренажных форм рельефа и водоносного горизонта могут быть выведены из данных дистанционного зондирования и изображений различных типов. датчиков и платформы. Тематическое исследование в Бурдур, Турция, представляющее использование данных дистанционного зондирования и пространственного анализа, выполняемого ГИС, является одним из первых проектов. Дистанционное зондирование собирало данные о геологии и плотности линеаментов, в то время как ГИС выводила данные о плотности дренажа, высоте топографии, градиенте, землепользовании и годовом количестве осадков. С помощью взвешенного наложения создается карта потенциала подземных вод для определения возможных новых источников воды.
Обширная литература показала, что использование методов дистанционного зондирования оползней является успешным во всех отношениях, аспекты мониторинга и оценки опасностей. Помимо примеров в Европе, оползни в Гонконге привели к человеческим жертвам и материальному ущербу на территории до создания соответствующей правительственной организации для проведения систематических исследований по снижению риска обрушения склонов. Основные факторы, способствующие, как и оползни во всем мире, включают геологию, неоднородность (структурную), выветривание и осадки. Интенсивные осадки (>2000 мм / год) быстро повышают поровое давление из-за инфильтрации. В то время как местные гидрогеологические модели, созданные с помощью in situ, например, пьезометрических измерений и картирования неоднородностей, могут помочь прояснить кинематику оползней, использование дистанционного зондирования для оценки оползней в Гонконге всегда имеет опыт. Например, Интерферометрический радар с синтезированной апертурой и интерпретация аэрофотоснимков - это инструмент, используемый в истории для обнаружения деформации поверхности и обновления инвентаризации оползней соответственно. ГИС также используется для наложения слоев ландшафта (высота и угол наклона), литологии с данными об осадках для создания карт опасности оползней. С разными весами в соответствующих параметрах, опасность может быть зонирована, чтобы контролировать риск.
Дистанционное зондирование имеет большой потенциал в экологических приложениях. Среди прочего, планирование землепользования (например, размещение атомных электростанций и свалки), мониторинг эрозии почвы и загрязнения атмосферы, растительности и т. Д. Вызвали большой интерес в последнее десятилетие.
СМИ, связанные с Дистанционным зондированием на Wikimedia Commons