Рекомендации Рекомендации по использованию аэрокосмической информации при изучении руслового процесса

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ
И КО
Н ТРОЛЮ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ

ГОСУДАРСТВЕНН ЫЙ ОРДЕН А ТРУДОВОГО КРА СН ОГО ЗНАМЕНИ
ГИ ДРОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ
АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ
ПРИ ИЗУЧЕНИ
И РУСЛОВОГО
ПРОЦЕССА

Одобрены Метод и ческой коми ссией
Государственн ого гидрологического ин ститута па при борам
и м етодам получен ия и переработки ги дрологической информаци и
(22 ноября 1984 г.)

ЛЕНИНГРАД Г ИДРОМ ЕТЕОИЗДАТ 1985

Ответ с твенный редактор - канд. гео гр. наук В.Ф. Усачев

В Рекомендациях раскрываются возможно с ти при мен ения матери алов разных в идов аэрокосмических съемок для анализа руслового процесса при: типизаци и руслового проце сса, определени и плановых деформаци й, проведении наз емных работ, оценке антропог енного возд ействия в речных бассейнах, восстановлени и истори и развития рек.

Рекомен д ац ии предназначены для научных, проектных и производственн ых органи заций водохозяйственного п рофиля.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Привлечен и е аэрофотосъемочн ого материала для изучения речных русел открыло н овый этап в развитии теории руслового процесса и в ее практическом использовании. Так, обработанный в Государственном гидрологическом институте (ГГИ) массовый аэрофотосъемочный и картографический материал открыл широкие возможности для формирования некоторых важных положени й гидроморфологической теории руслового процесса, а также для вн едрени я результатов съемок ре к в практи ку его гид роморфологическ ог о ан али за [ 23, 26, 36]. Методи че ская сторона при мене ния аэрофотосъемок при исследовани и режима русел и пойм получила отражени е в Рекомендаци ях [ 38, 39].

Дальнейшим развит и ем аэросъемок явились косми чески е съемки, имеющие ряд преимуществ: охват больших терри торий и любых регионов Земли, периодичность, всесезонн ость, мн огократная повторяемость.

Высокая эффективность анализа руслового процесса в разных регионах нашей страны достигнута при комплексном рассмотрен и и материалов космических съемок (космического фотографирования), аэрофотосъемок и н аземных обследований. Выполненные исследования позволили расшири ть примени тельн о к горным странам тип изацию руслового процесса, ранее соз дан ную ГГИ, составить карту типов русел рек зон ы БАМ и обобщить первый опыт работ инсти тута в этой области [ 9, 37, 40, 47].

Тем не менее следует подчеркнуть, что и спользован ие, особенн о комплексное, аэрокосмических материалов при анали зе руслового режима рек пока не нашло ши рокого применени я.

Настоящие Рекомендаци и призваны акти визировать эту важную для теории и практики руслового процесса деятельность в научных, проектных и производственных организациях разных ведомств.

В Рекомендациях не изложены вопросы первичной (вводной) подготовки деш и фровщи ков. Сведения о процессах фотосъемки, обработки фотоматериалов, а также по дешифри рованию элементов гидрографической сети, контуров растительности и др. можно получить в публикациях, многие из которых введены в учебный процесс, в частности , на географических факультетах университетов [ 1, 3- 5, 10, 16, 17, 20, 26- 28, 32, 36, 42, 43].

Рекомендации подготовлены в аэрокосмической лаборатории и отделе русловых процессов ГГИ на основе обобщения опыта использова н ия аэрокосмических съемок при изучении руслового процесса. Они призваны раскрыть возможности применения матери алов разных видов съемок и показать методические приемы исп ользовани я аэрокосмической ин формации при решении некоторых вопросов теории и практики руслового процесса (его типизации , выявления плановых (горизонтальных) деформаций на участке реки и др.), проведении наземных работ, оценке влияния антропогенного воздействия, восстановлении истории развития котлови н, доли н, пойм и русел.

Рекомендации составлены ст. инж . Д.В. Сни щенк о и д-ром техн. наук Б.Ф. Сни щенко.

Рецензент - канд. техн. наук З.Д. К оп али ани .

Ценные замечания при просмотре рукописи высказаны проф., д-ром геогр. наук И.В. Поповым.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Носителем и нформации при аэрокосми чески х съе мках являе тся мн огосп ект рально е отраженное излучен ие, харак теризующее оп тически е свойства природных объектов. По эти м свойствам можно судить о состоянии и строении последних. Опти ческие свойства объектов меняются в течение года, сезона и суток. На ни х оказывает вли яние целый ряд природных факторов и явлении [ 5, 19].

При аэрокосмических исследованиях земная поверх н ость из учается в види мой и ближней инфракрасной области спектра (визуальные наблюдения, телевизи онная съемка, фотосъемка), а также в других частях спектра (инфракрасная, ради олокационная, спектрометрическая съемка), кроме того, выполняется ряд специальных съемок. Характеристики основных видов аэрок осмически х съемок приведены в табл. 1 [ 10].

В настоящее время основной объем информац ии , полученной при дистанционных исследован иях, представлен матери алами, отснятыми в видимой области спектра (длины волн λ = 0,38... 0,76 мкм). Видимое излучение с различной длиной волны воспри нимается глазом в виде светового и цветового изображени я объектов.

Для получения наиболее полной информац ии об объекте и сследований - реке с ее долиной, поймой, руслом, по возможности следует одновременно рассматривать материалы съемок, вып ол ненных в различных диапазонах спектра.

Аэровизуальн ые на блюдения проводятся с вертолета или с самолета с целью общего осмотра района работ, контроля полноты и достоверности выполненного дешифрирова ни я, выделения грани ц затоплени я пойм, ледовой разведки на реках и озерах. Аэровизуальные наблюден ия выполняются по маршрутам, заранее намеченн ым на картах или фотосхемах, иногда проводятся одновременно с аэрофотосъемкой и часто сопровождаются перспективной съемкой любительской камерой. Наблюдаемые объекты наносятся на карты (снимки) кодовыми обозначениями [ 38].

При наблюде ни ях из космоса скорость перемещения косми ческого корабля (8 км/с) резко ограничивает время разового наблюдения, но позволяет повтори ть наблюдени е чере з небольш ой пром ежуток времени. Выбор объектов наблюдения ограничен орби той, которая может проходить вдоль или поперек долин крупных ре к. При большой обзорности, высокой разрешающей способности аппаратуры и смене одного региона други м возможно выделение региональных особенностей у рек, видимых с выбранной орбиты [ 5, 8].


Таблица 1

Характеристики основных видов аэро к осмически х съемок

Вид съемки

Съемочная аппаратура

Масштаб съемки

Разрешение

Область спектра

Чувствительный элемент

Физическая основа метода

Получаемые данные (вид изображения)

Условия применения в зависимости от освещенности и метеорологических условий

Визуальное обследование

-

-

-

0 ,3 8-0 ,76 мкм

Глаз

Регистрация отраже н ного электромагнит ного излучен ия Солнца в видимом диапазоне спектра

Запис и в дневниках

Д не вн ое время, хор ошие метеорологические услови я

Аэрофотосъемк а:

обычная

черно-белая

Аэрофотоаппараты (АФА) с различными фокусными расстояниями

1: 2000 - 1:1 00000

1 5-6 0 лин./м м

0 ,3 8-0 ,76 мкм

Различные типы пленок

То же

Аэрофотоснимки черно-белые

То же

с п ек трозон альн ая

Аэрофотоаппараты (АФА) с различным и фокусными расстояни ями и различными светофильтрами

1 : 2000 - 1:1 00000

1 5-6 0 лин./ мм

0 ,3 8-0,7 6 мкм

Специальные типы пленок

-

Аэрофотоснимки спектрозо н альны е

»

ц ветная

АФА

1: 2000 - 1:1 000 00

1 5-3 0 лин./ мм

0 ,3 8-0,7 6 мкм

То же

»

Аэрофотос н имки цветные

»

многозональная

МК Ф-6 (многозональная камера)

1: 2000 - 1:1 000 00

60 -1 20 лин./мм

1-й к ан.

(0 ,4 6-0 ,50)

2-й кан.

(0,52 -0 ,56)

3-й кан.

(0,58 -0 ,62)

4-й кан.

(0,64 -0 ,68)

5-й кан.

(0,70 -0 ,74)

6-й кан.

(0,78 -0,8 6) мкм

»

Регистрация отраженного электромагнитного излучения Солнца в узк и х спектральных интервалах (не более ше сти)

Аэрофотоснимки черно-белые в шести спектральных интервалах (каналах)

»

Космическая фотосъемка (в том числе с п ектрозон альн ая, цветная, мн огозон альная)

АФ А-МИИ ГАиК

1: 7000000

15-2 6 лин./ мм

0 ,3 8-0,8 6 мкм

Различные типы пленок, в том числе специальные

Регистрация отраженного электромагнитного и злучения Солн ца в в идимом и ближн ем ИК диапазонах спектра

Снимки космического фотографирования чер н о-белые, сп ектрозон альны е, цветные

»

ЛКС

1: 5000000

1 2-1 7 лин./мм

КАТЭ- 1 40

1: 2500000

40 лин./мм

АФА-БАЗ К

1:1000000

30-6 0 лин./ мм

МКФ-6

1: 2000000

8 0-1 60 лин./мм

Космическая ск ан ерн ая съемка (телевизи онная съемка - ТВ)

М СУ-М

1:100 000 00

1000 м

Вид и мая, солнечн ая ИК, 0,5 -1,1 мкм

Приемн и к типа «Ви дикон» с электронным сканиров ани ем (устанавли ваемый на сп утни ке)

Регистрация отраженного электромагнитного излучен и я Солнца в широком диапазоне с пе ктра

ТВ-сн и мки черно-белые (четыре канала)

Черно-белые (два канала)

Черно-белые (восемь каналов)

Черно-белые (четыре канала)

Дневное время, хорош и е метеорологические условия

М СУ-С

1:2500000

240 м

То же

М СУ-Э

1:1 600000

30 м

Видимая, ИК, 0,4-2,4 мкм

Фрагмент

1:5 00000

-

0,5- 1,1 мкм

Тепловая аэросъемка

Тепловизор «Вулкан»

1: 2000 - 1: 1000 00

-

Ближн и й ИК 3-5 , 8-1 3 мк м

Ф отосопротивлени е приемника теплового излучения

Регистрация собственного теплового электромагнитного излучения объектов

Изображения черно-белые

Дневное и ночное время при хороших метеорологических услов и ях

Радиолокационная съемка (РЛ)

Радиолокатор бокового обзора

1:2 00000

-

1 -1 00 см

Радиолокационная антенна

Регистрация отраженного электромагнитного излучения от источника, установленного на борту нос и теля (самолета, спутника)

То же

Любое время суток, практическ и при любых метеорологических условиях (кроме грозовых туч)


Фотосъемка (аэрофотосъемка - АФС, космическое фотограф и ров ание - К Ф), проводимая в види мой или ближней инфракрасной части спектра, является уни версальным, н аи более используемым и самым доступным методом при русловых исследовани ях. Фотоснимки характеризуются высоким уровнем разрешения , геометри ческой определенностью положения точек, высокой ин формационн ой емкостью, определяемой большим числом выделяемых объектов, объективностью и однозначностью их воспрои зведен ия.

К основным недостаткам фотосъемки можно отнести зависимость качества изображе н ия от метеорологических условий и времени производства съемок [ 10, 27, 28].

Матер и алы маршрутной или площадн ой фотосъемки представляются в ви де негативов (фильмов), позитивов - контактных или проекционных (уменьшенных или увеличенных) фотосни мков, фотосхем (маршрутных, площад ных, уточненных), фотопланов [ 28]. С полученных фотосхем (фотопланов) путем пересъемки изготавли ваются репродукции. Наиболее часто в работе используются контактные отпечатки с размером кадра 18×1 8 см.

Объект и вы современн ых фотоаппаратов обладают высокой разрешаю щей способностью (разрешающая способность - количество линий, свободно разли чаемых на участке фокальной плоскости, длиной 1 мм). У современных объективов она дости гает 160 лин./м м в центре поля с паден ием по краям изображени я (см. табл. 1).

Негативы имеют большую разрешающую способность по отношению к отпечаткам. У контактных отпечатков разрешающая способность ниже, хотя они выдерживают 4-5 -кратное увеличение с помощью приборов без потери информации. Подобные увеличения применяются при детальном изучении конкретного участка. Коэффи циент предельного увеличения (фотоувеличения) определяется исходя из размера разрешения зрения (5 ли н./ мм), графической точности представления (2,5 лин./мм) и размера наименьшего картографического контура (4-9 мм2) [ 7].

Из всех материалов фотосъемк и наиболее распространенными и используемыми являются фотоснимки с черно-белым изображение м.

Цветное фотографирование в значительной мере модел и рует физи ологи ческий процесс восприятия цвета человеческим глазом. На цветных фотоснимках появляется дополнительный признак деши фри рования - цвет. Методы цветной фотографии осн ованы на применении многослойных материалов с цветным проявлением как в негати вно-позитивном варианте, так и с получением позити вного и зображения (слайда), минуя негатив. Цветная съемка не получила широкого распространения вследствие дороговизны и зн ачи тельного снижения разрешающей способности негативов по сравнени ю с черно-белыми. Цветные аэропленки имеют низкую чувствительность, что сокращает возможное время съемки и детальн ос ть воспроизведения [ 20].

Материалы ранее выполненных цвет н ых фотосъемок и спользую т при анализе руслового процесса для получения более полных данных о распределении и состоян ии растительности на пойме и склонах долины.

Дополнительную информацию для анал и за может предоставить многозональная съемка. Она позволяет получать серии снимков в нескольких узких зонах (каналах) видимой и ближней ин фракрасной (ИК) частей спектра с помощью одной многообъективной фотокамеры или комплекта синхронизированных фотокамер с разными комбинациями фотопленок и светофильтров (см. табл. 1). Анализ многозональных снимков, предусматривающий сравнение и выявление различий в контрастах одних и тех же объектов, лучше всего выполнять на многоканальном синтезирующем приборе МСП-4. С его помощью по зональным черно-белым позитивным и негативным изображениям (на пленке) синтезируются ложн оцветны е изображения, выбираются наиболее эффектные и х комби нации и цветовая гамма [ 16, 21]. Благодаря пятикратному увели чени ю и смене цветовых комбинаций на экране усили вается контрастное восприятие. При этом хорошо выделяются: русло с внутри русловы ми образованиями (пляжи, осередки ), ри сунок строения поверхности поймы, растительность, коренные берега и др.

При покрытии поймы и склонов долины снегом, а русла льдом и зображения в четырех сравниваемых каналах (1, 3, 4, 6) одинаковы. При мерно та же картина бывает при отсутствии льда в русле , но наличии снега на островах, пойме и склон ах долины. При н али чи и льда в русле и отсутствии снега на пойме наи более четко проявляются различия между льдом в русле (белый тон) и пляжами (осередками), имеющими светло-серый тон (в первом канале).

В различных регионах в п ериод полного отсутствия снега на пойме и льда в русле в 1-м канале нет кон траста между открытой водной поверхностью и поймой, тон изображения один - темно-серый. Изображение в 3-м и 4-м каналах обладает наи лучш ей дета льностью воспроиз ведени я. В 6-м канале безоши бочно в ыделяются все участки с открытой водной поверхностью, на затоп ленных поймах резче проявля ется гривистый рельеф, безошибочно определяются прорвы в береговых валах и дамбах обвалования. Съемки в 5-м и 6-м каналах рекомендуется использовать для картирован ия затопленных пойм, для получения снимков мелководных распластанн ых русел (горная русловая, русловая и склоновая мн огорукавн ость). Благодаря высокой разрешающей способности снимки с МКФ -6, полученные в межень в 3-м и 4-м каналах, могут быть использованы для совмещения при определении плановых деформаций на участках рек с незн ачительными деформациями и при малом интервале между съемками. При дешифрирован ии предпочтительнее и спользовать негативы. К существен ным не достаткам съемки апп аратом МКФ-6 (самолетн ый вариант) можно отнести малый размер кадров, т.е. малый захват площади при съемке.

На с п ектрозона льны х фотоснимках, являющихся разнов и дностью многозональных фотоснимков, обеспечивается одновременная съемка объектов в двух (трех) различных спектральных зонах и получение на одном негативе двух (трех) разноцветных изображений, обладающих наибольшим цветовым контрастом. На спектрозональных фотоснимках объекты изображены в искаженных (ложных) цветах. В зависимости от спектральных зон эффективной светочувствительности элементарн ых слоев возможно примен ение различн ых негативных аэрофотопленок. Применение спектральных аэрофотопленок СН-6 и С Н-6М эффективно для деши фрировани я растительности, опознавания увлажненных участков и уточнени я границ водных объектов. Подводный рельеф в руслах рек проявляется на аэрофотопленках, реагирующих на желто-зеленые и зеленые лучи [ 20]. Для распознавани я подводного рельефа н еобходимо проведение съемок в масштабах 1:5 000 - 1 :100 00.

Материалы космического фотографирования имеют высокую разрешающую способность, что позволяет для камераль н ого дешифрирования использовать сни мки с увеличением до 8-1 0* [ 6, 7, 13]. Полученные путем увеличения снимки сопоставимы с материалами А ФС и используются для определения плановых деформаций. При рассмотрении материалов космического фотографировани я совместно с материалами аэрофотосъемки они именуются как аэрокосмические матери алы крупного (1: 5000 - 1: 50000), средн его (1:500 00 - 1:2 000 00) и мелкого (мельче 1:200000) масштабов.

Материалы космического фотографирования открыли дополнительные возмож н ости для изучения законов форми ровани я и развития рек. К ним относятся: проверка общности и выявление региональных особенностей типизации речных русел и пойм; однозначное выделение высоких структурн ых уровней руслового процесса - морфологически однородных участков и водотоков в целом; сравнительный анализ гидрографических элементов разных в одосборов и самих водосборов; сравнительн ый анализ роли рельефа Земли в образовании геоморфологи ческих элементов реки - доли ны, террас, поймы, русла - и роли последних в форми ровании типов руслового процесса; уточнение определяющих факторов руслового процесса и их характеристик; выявлен ие картины формирования и дви жен ия волны половодья; проведение анализа и контроля трансформации рек под действи ем антропогенной деятельности в и х бассейнах и др.

Рис. 1. Телевизионные изображения (МСУ-С) участков рек с разными типами руслового процесса.

а - свободное меандрирова ни е; б - незавершенное м еандриров ан ие; в - пойменная м ногорукавность; г - русловая многору кавность; д - горная русловая многорукавность; е - вынужденное меандри ров ание; ж - свободно меандрирующ ие малые реки, видимые в п оловодье в зоне тундры; з - симметри чные врезки излучин в коренной берег при ограниченном меандрировани и; и - водохранилище озерного типа на р. Зее.

Теле виз ионна я съемка ведется регулярно с искусственных спутников Земли системы «Метеор» скан и рующими устройствами малого (МСУ-М) и среднего (МСУ-С) разрешения (см. табл. 1). Телевизи онные снимки используются при выделении границ затопления широких пойм [ 11].

По телевизионным снимкам с МСУ-С хорошего качества можно опознать некоторые типы руслового процесса на участках крупных и средних рек, например свободное, незавершенное и вынужденное меа н дри ровани е, три разновидности мн огорук авн ости - пойменную, русловую и горную русловую (рис. 1 а-е ). Н e опознаются ле н точно-г рядовый и побочн евый типы руслового процесса, участки рек с ограниченным меандрировани ем, наледной и склоновой мн огорук авн ость ю. Неопознаваемые типы руслового процесса встречаются на участках н езначительного протяжения. Определение типов русел на бесп ойменны х и коротких участках ре к следует прои зводить по сни мкам крупных масштабов [ 48].

По последовательным сн и мкам с МСУ-С, полученным с достаточным интервалом времени между ними, можно качественно оценить изменения в русле на участке крупной реки, например Лены, т.е. отмети ть появление или исчезновение островов и проток. Существенное преимущество телевизионной съемки заключается в возможности регулярного получен ия информации. Повторим, что синтезирование ц ветного изображения на МСП-4 улучшает услови я деши фри рован ия и расши ряет возможности извлечен ия и нформации .

Радиолокац и онная съ ем ка выполняется радиолокаторами бокового обзора, устанавливаемым и на самолетах и на спутни ках, и использует ради оволн овый диапазон электромагнитного спектра (см. табл. 1). Посланный радиосигнал по нормали отражается от встречающихся на его пути объектов и улавливается специальной антенной, затем фи ксируется на фотопленке. Вследствие шероховатости поверхности отражения часть энергии посланного сигн ала рассеи вается. Частицы поверхности размером меньше половины длины отраженной волны не дают рассеянного отражения. Поэтому РЛ-съемк у можно вести в любое время суток и при любой погоде, ибо облачность (за исключением грозовых туч) и туман не отражаются на качестве изображения. Четкость и зображения зависит от с тепени шероховатости поверхности отражения, геометрии объектов, угла падения луча, степени поляри зованности и частоты посланного сигнала, фи зических свойств поверхности отражения (плотности, влажности и др.) . В случае резко расчлененного рельефа часть информации скрыта радарной тенью.

На РЛ-сн и мк ах четко выделяются долины, поймы и русла рек, особенно если они приурочены к разломам, трещин ам и складкам, выраженным в рельефе. Тон изображени я меняется от белого до черного. Черный тон отвечает радарной тени - зонам полного поглощения посланного сигнала и идеально гладкой (нешероховатой для данной длины волны) поверхности, которая при бытовом излучении дает полное отражение, уходящее из зоны при ема. Тон одних и тех же поверхностей может меняться в зависимости от направления облучения, времени года и погоды. Открытая водная поверхность (при отсутствии волнения) полностью отражает падающие лучи и дает изображение черного тона [ 12, 20, 22]. Такое же изображение дают незарастающие песчаные пляжи и осередки , что особенно четко проявляется при сравнении аэрофотоснимка с РЛ-сни мк ом (рис. 2е ). При русловой многорук авности черный тон изображени я русла прерывается на участках островов (рис. 2з). Растительность имеет наименьшее экранирующее значение ранней весной. В летний период влияние растительности на тон изображения проявляется наиболее резко. Неровная водная поверхность горных рек, перекатные участки равнинных рек имеют осветленный тон и зображения. Тон изображения водной поверхности осветляется на участках горных рек с крупными валунн о-галечны ми отложениями в русле. Тон изображения участков поймы зависит от состава растительности и увлажнения почвы. Увеличение влажности, особенно в весенний период, ведет к ослаблению отраженного рассеянного сигнала. Изображени е увлажненных участков имеет темный тон.

Материалы РЛ-съемо к рекомендуется использовать одновременно с материалами АФС. Основное при менение они нашли при выявлен ии границ водных объектов, в частности при картировании затопленных пойм. При РЛ-съе м ке и зображение рельефа сильно зависит от ориентировки посылаемого радиосигнала, получаемая информация часто имеет довольно значительное плановое искажение, затрудняющее ее привязку к картографической основе. Эта съемка отличается также относительно низким разрешением [ 12, 20, 22].

Рис. 2. Плановое (1 ), перспективное (2) и схематичное (3) изображения участков рек с разными типами руслового про ц есса.

а - свободное м еан дриров ание; б - незаверше нное м еандриров ание; в - пойменная м ногорук ав ность;

Рис. 2. Плановое (1 ), перспективное (2) и схематичное (3) изображения участков рек с разными типами руслового про ц есса.

г - склоновая м ного рукав ность; д - ограниченное м еандрировани е; е - побочневы й ти п, образовавшийся на коротком участке реки после смены участка долины (в более мелком масштабе приводится ради олокационное изображение участка, на котором поверхность вод ы и песчаные образо ва ния- п обочн и - имеют черный тон) ;

Рис. 2. Плановое (1 ), перспективное (2) и схематичное (3) изображения участков рек с разными типами руслового про ц есса.

ж - ленточно-грядовый (переходящий в побочневый) тип; з - русловая многорукавность; снимок сделан в ранний весенний период - в русле лед, приводится радиолокационное изображение участка; и - горная русловая многорукавность;

Рис. 2. Плановое (1 ), перспективное (2) и схематичное (3) изображения участков рек с разными типами руслового про ц есса.

к - н аледная мн огорук ав но сть; л - вынужденное м еандриро вани е;

Рис. 2. Плановое (1 ), перспективное (2) и схематичное (3) изображения участков рек с разными типами руслового про ц есса.

м - сток по мари (дол и на-марь); н - русло, по которому пери одически сходят сели.

Рис. 3. Аэрофотоснимок (а), дневной (б) и ночной (в) тепловые аэроснимки.

1 , 2, 3 - места подтопления трассы [ 53].

Инфракрасная тепло вая съемка основана на ис п ользов ании и зображения, полученного в среднем и начале дальне го ди ап азонов спектра ИК -и злучени я (см. табл. 1). Для регистраци и ИК-излучения используются тепловизоры типа «Вулкан» с двумя диапазонами съемки (3-5 ; 8-1 3 мкм), преобразующие невидимое ИК -излучение в видимое на электронно-лучевых трубках. Контрасты дневного теплового аэроснимка близки к контрастам аэрофотоснимка (рис. 3). Картина меняется на ночном снимке, так как переувлажненные места дольше сохраняют тепло. Выделяются на ночном снимке переувлажненные (теплые - с ветлые) участки поймы, оттеняются границы между разновысокими участками поймы, за счет разности во влажности вырисовывается гривистый рельеф, очень четко вырисовывается понижени е на пойме вдоль коренного берега, проявляются все протоки многорукавного русла. Часть проток сохраняет и в ночное время темный (холодный) тон, таким путем выявляются выходы холодных подземных вод, стекающих по этим протокам. Обнаруживаются на ночных снимках засыпанные протоки и ручьи. Сопоставлением аэрофотоснимка с дневным и ночным тепловыми аэрофотоснимками выявляются места подтопления дорожных трасс, образующиеся в случаях перекрытия насыпями стока со склонов долин. На рис. 13 видно, что участки 2 и 3 наиболее опасны с точки зрения возможного повреждения насыпи накапливающейся водой [ 53].

Тепловая съемка является эффективным методом обнаруже н ия на склонах долин и поймах рек возможных прорв в дамбах, дорожных насыпях, в засыпанных трубопроводах. Для обе спечения полноты анализа тепловая съемка производится многократно. Весь анализ выполняется в качественном виде.

2. КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ АЭРОКОСМИЧЕСКИХ СЪЕМОК, КАРТОГРАФИЧЕСКИХ ДАННЫХ И РЕЗУЛЬТАТОВ НАЗЕМНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ

Возможности использования материалов аэрокосмических съемок пр и русловых исследовани ях очень ши роки. При одних видах работ они являются основным, а в малоизученных реги онах почти единственным источн иком и нформации, при других - анализируются в комплексе с картографическими данными и результатами наземных наблюдений. Перечень видов анализа мате риалов аэрокосмических съемок в комплексе с информацией из других источников приводится в табл. 2. Более подробно методика их использования рассмотрена в самостоятельных разделах.

Таблица 2

Виды анализа руслового процесса при комплексном использовании материалов

Вид анализа

Исходные материалы

Виды материалов

Дистанционные материалы

Материалы наземных изысканий

Основные отчетные документы

рабочий масштаб

вид исполнения

Типиза ц ия руслового процесса:

на малых, средних и больших реках

КФ, АФС, карта

1:25000 - 1:1000000

Основа - карта-схема, фотосхема, контактная печать

Подтверждение наличия ленточно-грядового и побочневого типов руслового процесса, выявление региональных особенностей

Карты-схемы типов руслового процесса с нанесенными условными обозначениями

ТВ

1:2500000

АФС, КФ

до 1:200000

КФ

до 1:1 000000

КФ, ТВ

до 1:2500000

Измерение плановых характерист и к долины, поймы, русла, русловых форм

АФС, КФ, ТВ , карты

Зависит от размеров реки

Фотоплан, уточненная фотосхема, контактная печать

Высотные характеристики

Таблицы характеристик для гидроморфологических схем

Получение динамики заполнения и опорожнения поймы

ТВ

1:2500000

Фотосхема, контактная печать

Данные об уро-венном режиме, отметки выхода воды на пойме

Сопоставленные карты-схемы последовательности процесса

КФ, АФС, РЛ-съемка

Крупнее

Аэровизуальные наблюдения

1 : 2500000

Определение плановых деформаций

АФС, КФ - д ве и более последовательные съемки, карты топографические и лоцманские

Зависит от скорости плановых деформаций и интервала между съемками

Фотоплан, уточненная фотосхема, контактная и проекционная печать

Гранулометрия, высотные и плановые измерения

Совмещенные схемы участков рек с указанием скорости размыва и намыва (м/год), сопостав ленные схемы

Измерение поверхностных скоростей течения

АФС, карта, топографический план

1 :5 000 - 1: 100 00

Негатив

Поперечные профили по створам, данные об уровенном режиме

Планы поверхностных скоростей течения, расходы воды

Создание основы для наземных и аэровизуальных обследований

АФС

1 :5 000

Фотоплан, фотосхема маршрута, набор контактных отпечатков

Результаты дешифрирования снимков, вып о лненные измерения с точной привязкой

Гидроморфологические схемы участков ре к

К Ф

1:60000 - 1:200000

Создание основы для лабораторных исследований

АФС, КФ, материалы топографических съемок

1:5000 - 1:200000

Фотоплан, фотосхемы, контактная и проекционная печать

Высотные характеристики, данные о режиме

Результаты лабораторных исследований

Фиксация влияния на русловой процесс хозяйственной деятельност и

АФС, КФ, карта

1:5000 - 1 : 200000

Контактная и проекционная печать

Совме щ енные схемы, таблицы, описания, подборка фотоизображений на разных стадиях

Воссоздание истории развития долины, поймы и русла реки

АФС, КФ

1:60000 - 1 : 1000000

Фотосхемы, контактная и проекционная печать

Материалы описания, фото и зображения участков со следами прадолин и прарек

ТВ

до 1:2 500000

Составление прогноза переформирований реки

Комплексное использо в ание всех полученных результатов

Теоретические разра б отки

Обо б щение полученных результатов

Однозначное опознание большинства типов русел на участках рек можно выполнить только по аэрокосмическим материалам. Результаты анализа изображаются обычно на карте-схеме, за основу которой берется карта чаще всего масштаба 1:2500000 [ 2, 35, 40] . На этой основе (с соответствующей дорисовкой малых рек) создаются серии карт-схем: а) фиксирующих современное состояние рек (фрагмент подобной карты-схемы приведен на вкл. ри с. 4); б) показывающих изменение типов руслового процесса под влиянием антропогенного воздействия, т.е. восстанавливающи х по аэрокосмическим материалам состояние рек до антропогенного вмешательства; в) выявляющих участки рек, подлежащие охране. Применени ем аэрокосмических материалов обеспечивается объекти вность, точность и полнота содержания карт-схем. Одновременно с составлением карт-схем дается описание региональных особенностей проявления типов руслового процесса. Для их выявлени я составитель карты-схемы должен участвовать в полевых (наземных) изысканиях на реках региона и знакомиться с опубликованными работами по региону в смежных областях науки. Подробные карты-схемы для отдельных регионов выполняются в масштабе 1:10 00000. Для обеспечения более полной насыщенности карты-схемы информацией используются материалы аэрокосмических съемок, рабочи е масштабы которых в 5-6 раз крупнее масштаба карты-схемы.


Р и с. 4. Фрагмент ка рты-схемы типов руслового п роцесса на ре ках зон ы БА М.

1 - свободное меандрирование; 2 - незавершенное меандрирование ; 3 - п ойменная много рукавность; 4 - склонов ая мн ого рукавность; 5 - р условая мн огорук авность; 6 - горная русловая многорукавность; 7 - наледная многорукавность ; 8 - вынужденн ое меан дрирование; 9 - сток по мари .


Данные об изменении плановых характеристик долин, пойм, русел и русловых форм по длине рек извлекаются с фотопланов, уточненных фотосхем или с контактных отпечатков, масштаб которых уточняется по картам. Одновременно с измерением плановых характеристик высказываются предположения о причинах изменений, обусловливающих переход от одного типа руслового процесса к другому. Для обеспечения полноты анализа выявленных изменений морфологических характеристик привлекаются данные о высот н ых характеристи ках тех же морфологических образовани й, устанавли ваемые по картам и при наземном обследовани и.

Динамика заполнения и опорожнения пойм на таких крупных реках, как Обь, Волга, Амур, может быть выявлена по ТВ-снимкам среднего разрешения - МСУ-С. В случае недостаточного количества снимков к анализу привлекаются ТВ-снимки малого разрешения - МСУ-М. Контуры разливов по тем и другим снимкам в общем совпадают, но детальность изображения внутри этих контуров неравноценна [ 11]. При дешифрировании используются данные об уровенном режиме, гидроморфологическое описание участка реки, подробные сведения о пойме, разли чные карты. В некоторых регионах ко времени паводка почти всегда приурочена сплошная облачность и летно-съемочны е работы не вы полн яются. В этом случае хорошие материалы по затоплению пойм можно получить с помощью радиолокационной съемки.

При определе н ии плановых деформаций (скорости размыва и намыва) подбираются материалы мн огократных последовательных аэрокосмических фотосъемок (рис. 5).

Рис. 5. Фрагменты аэрофотоснимков участка рек и разных масштабов , дат съемки, различного качества исполнения, исп ользованн ые для совмещен ия при определении п лан ов ых деформаций (данн ые о масштабах и датах съемки приведены в табл. 5).

а - пойма; б - к оренн ой берег; в - р усло с пл яжами и осередками .

Полученные разновременные фотоснимки (с достаточным временным интервалом) приводятся к од н ому масштабу, совмещаются, и на совмещенных схемах выявляются смещения контуров. Это позволяет вычислить плановые деформации - максимальные значения смещени й в метрах в год (рис. 6). При отсутствии материалов ранних фотосъемок для получения приближенных дан ных об изменениях русла и поймы реки материалы аэрокосми ческих съемок совмещаются со старыми топографическими и лоц манскими картами.

При анализе руслового процесса используются также данные, полученные с помощью аэрогидрометрии [ 30, 31, 54]. Особую ценность представляют планы течений на пойме, полученные во время паводков редкой повторяемости.

При проведении наземных и аэровизуальных обследований в качестве картографической основы могут быть использованы материалы аэрокосмических съемок, представленные в виде фотопланов, фотосхем маршрутов, набора контактных отпечатков, масштаб которых определяется целями выполняемых работ. К ним привязываются все точки и створы выполненных гидрометрических измерений. В результате подобных обследований получают дан н ые для составления обзорных гидроморфологических схем участка в ви де планов и продольного профиля (см. рис. 7, 8 на вкл.). Фотопланы крупного масштаба из-за сложности их и зготов лени я при меняются для изучени я небольших участков рек. На них с достаточной точностью нан осятся все точки и ли нии и змерени й в русле и на берегу.

Рис. 6. Совмещенные схемы, полученны е с аэрофотоснимков участка реки.

1 - лин и я коренного берега; 2, 3, 4 - линии обру шаемо го берега и грани цы растительного покрова на п ляжах соотв етственно за 1948, 1 976 и 1981 гг.; 5 - зона размыва; 6 - зона намыва; 7 (а, б, в) - урез воды, соответственно за 1948, 1976 и 1981 гг.; 8 - высота берега н ад меженным уров нем, м; 9 (а, б) - максимальное значени е смещения лини и обрушаемого берега, соответственно в метрах за паводок и за г од (осредненное за пери од между съемками) ; 10 - характерные лин ии на пойме.

Пр и лабораторных исследованиях в качестве основы для строительства моделей м ожно использовать аэрокосмические материалы. На них более подро бно отражается ситуация на тот момент, который хотят отразить в модели. Масштаб используемых материалов определяется в зависимости от масштаба модели.


Р и с. 7. Схема участка реки , полученн ая по материалам н аземн ого обследования и аэрофотосъемк и .

1 - контур русла; 2 - гран ицы поймы; 3 - урез воды; 4 - контуры зарастающи х стариц; 5 - гребни ленточных гряд; 6 - навалы дерев ьев; 7 - поваленн ые деревья вдоль подмыв аемых берегов ; 8 - галька и валуны в русле и на пой ме; 9 - места отбора фотоп роб грун тов ; 1 0 - расстояни е от устья, 11 - скала; прк - перекат; 0,8/1, 3 - з начения соответственн о поверхностных ск оростей ( м/с) и глубин ы потока (м); 3,0-3 ,5 - высота подмываемых берегов, м; 0,8-1,0 - высота пляжей, м.


Р и с. 8. Ги дроморфол огическ ая схема участка ре ки .

i - средний уклон водной поверх н ости , ‰; h б - высота подмы ваемых берегов, м ; h пл - высота пляжей, м ; h обд. коры - в ысота « обди ров» коры льдом на деревьях вдоль подмываемых берегов, м; Вп - ширина пой мы; B пр - ши рина пояса рус лоф ормировани я, м; B р - шир и на русла, м; Сраз, Снам - макси мальные значени я скорости плановых деформаций соотв ет ственно размыв а и намыва, осредн енны е за пери од, м/г од; v пов - пов е рхностная скорость течени я воды, м/с; Н - глубина потока, м; d 50 % - д иаметр части ц н аносов 50 % обе спеченно сти на п рив ерхах пляжей, мм;  - характеристики не равномерн ости крупн ости отложен ий .

На аэрокосмических снимках фиксируются все изменения, п роисходящие в долинах, поймах и ру слах рек. Последовательными съемками хорошо выявляется перестройка рек под влиянием хозяйственной деятельности, документально подтверждаются все стадии развития эти х влияний. При анализе всех имеющихся материалов выявляется причина прои сшедших изменен ий.

Воссозда н ию истории развития реки, ее долин ы, поймы и русла предшествуют обширные региональные исследования. При подобных исследованиях создаются подборки материалов. В них входят и аэрокосмические материалы от самых мелких до самых крупных масштабов, разнообразные карты, гидроморфологические схемы и описания, опубликованные материалы в смежных областях науки.

По аэрокосмическим материалам мелких масштабов решаются вопросы о строении котловины, долины, определяются типы руслового процесса на крупных и средних реках; при привлечении материалов средних масштабов выявляются границы рыхлых отложений в днищах котловин, высказываются предположения об их происхождении. При использовании всей подборки материалов выполняется подробный гидроморфологический анализ руслового процесса от верховьев до устьев рек; составляются подробные г и дроморфологически е схемы рек; вычерчиваются плановые схематические и зображения участков рек с нанесенными на них результатами на зе мны х обследований, анализи руются изменения ширины долин ы, п ой мы , русла в пространств е и во времени, устанавливаются участки с разными скоростями и глубинами потока, уклонами долины и русла. После анализа всех материалов высказываются предположения об истории развития реки (долины, поймы, русла).

Прогноз переформирований на участке составляется на основе воссозданной истории развития реки с привлечением данных о скоростях современных плановых деформац и й русел на участках значительн ого протяжени я. При прогнозировании учитывается возможность повторения катастрофических явлений, следы которых были выявлены на аэрокосмических снимках, и ориентировочно рассчитывается время их появления.

Информац и я, извлеченная из аэрокосмических материалов и представленная в форме графиков, таблиц, расчетов, схем, карт-схем, подробных описаний и др. может служить основой для важных теоретических обобщений и расчетов.

3. ОПОЗНАНИЕ (ДЕШИФРИРОВАНИЕ) ТИПОВ РУСЛОВОГО ПРОЦЕССА ПО АЭРОКОСМИЧЕСКИМ СНИМКАМ

3.1. Общие сведения о дешифрировании

Дешифрирование - сложный творческий процесс, требующий от дешифровщи ка определенных навыков. Начинать дешифрирование следует с крупномасштабных аэрофотоснимков при использовани и их во время полевых изысканий и аэровизуальных обследований. Существенную помощь при дешифрировании оказывает топографическая карта, так как она представляет собой результат географического дешифрирования.

Для выполнения дешифрирования необходимо иметь элементарные знания о процессах фотосъемки и обработки, материалов съемк и , о возможностях использования материалов тех или други х ви дов съемок и быть специалистом в области русловых процессов [ 1, 4, 16, 17, 42].

Дешифрирование - многоэтапный процесс, при котором приход и тся неоднократно обращаться в процессе работы к подборке материалов разновременных и разномасштабных съемок. По материалам, полученным в разные годы и сезоны, рассматривается не отдельный участок русла, а участок реки значительного протяжения с ее поймой и долиной. Дешифрирование выполняется визуальным путем с использованием луп и стереоскопов. Методы автоматизированного дешифрирования, например, для опознания типов руслового процесса пока не разработаны.

Для повышения точности, детальности и достоверности дешифрирования при картографировании используются стереофотогра м метри ческ ие приборы [ 28] . Перенос отдешифрированны х данных на основу осуществляется с помощью различных трансформирующих аппаратов, например фототрансформатора (ФТБ) и универсального топопроектора (УТП). Дешифрирование многозональных снимков выполняется с помощью синтезатора изображений МСП-4.

Дешифрирование аэрокосмических снимков должно проверяться результатами наземных изысканий. Наземные работы на небольшом участке реки являются «ключом» к выполнению дешифрирования на участках реки значительного протяжения [ 1, 32, 42 ]. Они позволяют подтвердить достоверность предварительного дешифрирования, в частности опознания типов руслового процесса.

Одновременно с дешифрированием снимков необходимо приступить к изучению литературных и картографических материалов.

Сложный процесс дешифрирования для удобства разделяется на этапы.

Первый этап - обнаружение русла с его внутри русловы ми образованиями, выделение поймы и долины.

Второй этап - опознание типа руслового процесса. Тип русла сначала угадывается, затем выделяются признаки то г о или другого ти па, далее признаки группируются и опознается тип руслового процесса. У опытных деши фровщиков эти моменты сливаются.

Третий этап - анализ руслового процесса на участке реки. Если при опознании типа руслового процесса основная роль принадлежит прямым демаскирующим признакам, то при анализе используются и косвенные признаки.

К прямым демаскирующим признакам относятся: тон (или цвет ), тень, размер и форма объектов [ 42].

Тон фотоизображения определяется атмосфер н о-оптически ми условиями съемки (состояние атмосферы, освещенность местности, отражающаяся способность объектов), свойствами фотоматериалов и режимом фотообработки. Факторы эти изменчивы, и поэтому тон изображения сам по себе не может служить надежным признаком дешифрирован ия.

На черно-белых фотоснимках выделяются шесть тонов изображения: белый, почти белый, светло-серый, серый, темно-серый, черный. Цвет выступает как прямой (или условный) признак в зависимости от изображения в натуральных или ложных цветах.

Наличие теней позволяет определить направление долины и получить общее представление о рельефе мест н ости даже бе з стереоскопа. Расположение теней на изображении в горных районах зависит от времени съемки.

Размеры объекта учитываются при распознавании типов русел и использовании снимков для получения количественных данных. Благодаря высокой разрешающей способности фотоснимков, можно использовать предельные увеличения размеров объектов для улучшения условий их дешифрирования.

Форма изображения является основным прямым признаком дешифрирования. Именно в контурах объекта заключена основная часть информации, так как главным и элементами зрительного восприятия являются ли нии и контуры, а не площади, заключенные в ни х [ 42].

Опознание т и пов русел выполняется по комплексным признакам, представляющим собой сочетание прямых признаков, которое создает рисунок изображения.

Рису н ком передается структура всей си стемы, образовавшейся при том или другом типе руслового процесса. По характерным рисункам типы руслового процесса непосредственн о опознаются н а снимках.

Передаваемая рисунком структура пр и родного комплекса связана, с одной стороны, с генезисом системы, с другой - ее функционированием. Классификация рисунков строится на морф оген етическом принципе [ 42]. В структуре фотоизображения отражаются внутренние связи между руслоформирующими факторами: стоком воды, стоком наносов и ограничивающими условиями. Рисунок изображения зависит от условий, сезона, масштаба и характера технических средств съемки.

Условия дешифрирования различны на крупномасштабных и мелкомасштабных снимках. При уменьшении масштаба съемки происходит генерализация изображения, что особенно проявляется на космических снимках. Особен н о чувствительны к уменьшению масштаба вн утрирусловы е формы (пляжи, осередки ), хотя ширина (длина) их соизмерима с шириной выделяемого русла. С уменьшением масштаба исчезает изображение гривистого рельефа на пойме, но начинают проявляться линии коренны х берегов, т.е. исчезают детали русла и поймы, а на первый план выступает строение всей поймы, долины (котловины).

В качестве примера по дешифрированию рассматривается участок, на котором река свободно меандр и рует на широкой пойме; четыре следующие одна за другой излучины находятся примерно на одной стадии развития (см. рис. 5). При анализе снимков разновременных и разномасштабных съемок выявляется, что изображение участка реки зависит от масштаба, сезона и качества исполнения съемки. На снимках средних масштабов (1-4 ) в разные сезоны по-разному проявляются пойма со старицами и следами древних спрямлений излучин (а), коренные берега (б), выделяется русло с пляжами и осередками (в), растительный покров. На снимках крупных масштабов (6-8 ) изображен значительно меньший по площади участок поймы и русла. На этих снимках просматриваются детали строения русла и поймы: в русле на участках перекатов просматривается дно (6), на поверхности зарастающего пляжа и на пойме выделяются участки с древесной и кустарниковой растительностью (7), и не столько по разности тонов изображения, сколько по прямому выделению четко видимых крон деревьев. Значительна разница в изображениях в разные сезоны года. В весенний период (3) в русле еще сохранился лед, не везде проявляется линия уреза, общим белым тоном выделяются границы паводочного русла (за исключением п олосок открытой водной поверхности); на пойме четко видны только старицы, покрытые льдом. После стаивания льда (6, 8) белым тоном выделяются все песчаные образования - пляжи, осередки, выносы песка на пойму. В этот весенний период резкой разницы в изображении растительности на пойме и на склонах долины нет. На снимках, полученных в летний период (4, 5, 7 ), наи более резко очерчиваются границы между растительностью на пойме и песчаными образованиями в русле, проявляются линии бровок склонов долины за счет разницы в изображении лиственных деревьев и кустарников на пойме (темно-серый тон) и разреженных сосновых боров без подлеска на песчаных почвах склонов долины (светло-серый тон); растительностью маскируется рисунок рельефа поймы.

Все мелкие детали рельефа на пойме проявляются наиболее четко в осенний период (2 ). В этот период, когда лиственные деревья и кустарники сбросили листву, пойма приобретает светло-серый, местами почти белый тон изображения, поэтому исчезает граница между пляжами и заросшими участками поймы. Снимки, полученные в этот период, нельзя использовать для выделения зон намыва.

Пр и дешифрировании следует иметь в виду, что вуалирующее влияние на комплексные признаки оказывает хозяйственная деятельность, в результате которой меняется первоначальный облик долин, пойм, русел [ 9, 45]. После строительства объектов (населенных пунктов, промышленных предприятий, карьеров, дорог, сельскохозяйственных угодий и др.), торфоразработок, вырубок леса, пожаров на склонах долин и поймах, часто происходит перестройка определяющих факторов и, как следствие, может и змениться даже тип руслового процесса.

3.2. Дешифрирование типов руслового процесса

При анализе руслового процесса используются все имею щи еся материалы съемок, но предпочтительнее привлекать матери алы съемок, выполненных в низкую межень и в периоды с наибольшими контрастами между руслом, поймой и склонами доли ны. Круг данных об участке реки расши ряется при одновременн ом д еши фри ров ании ре зко разли чн ых разномасштабных и зображений в летнюю межень (чаще всего опти мальный вари ан т), в паводок, в весенни й, осенний и даже зимни й п ериоды.

Каждый тип руслового процесса формируется при закономерном сочетании определяющих факторов: ограничивающих условий, стока воды и наносов. Специфика этих сочетаний отражается в строен и и долины, поймы, русла. Особенности каждого типа изображаются на аэрокосмических снимках и выявляются с помощью характерных комплексных признаков, выделяемых непосредственно по снимкам, проще или сложнее в зависимости от масштаба снимков, уровня воды и фенологической фазы растительного покрова. Основной комплексный признак при выделении типа руслового процесса - это рисунок русла и поймы, на котором относительно неизменна форма объекта и значительно изменяется во времени тон отдельных частей изображения: открытой водной поверхности, внутри русловы х морфологических образований, растительности.

Схемы деформаций русел равнинных рек, согласно гидроморфологической теории руслового процесса ГГИ, подразделяются на семь типов: свободное меандрирование, незавершенное меа н дрирован ие, пойменная многорукавн ость, ограниченное меандрирование, побочн евы й тип, русловая многорукавность, лен точн о-грядовы й тип [ 23, 44].

В горных районах выделены и другие типы - схемы развити я деформаций речных русел: горная русловая многорукавность и вынужденн ое меандрирование [ 24, 25]. В горных районах зоны многолетней мерзлоты дополнительно выявлены следующие ти пы: н аледн ая многорукавность; склоновая многорукавность; сток по мари (долины-мари); русла, по которым периодически проходят сели [ 37, 40, 41, 47, 49].

Гра н ицы опознания типов русел на снимках рабочих масштабов различны для всех типов руслового процесса (рабочий масштаб - э то масштаб контактных или проекционных фотоснимков, непосредственно используемых в работе; необходимо иметь в виду , что фотоснимок во многих случаях не имеет той высокой разре шаю щей способности, которая заложена в негативе). На всех мелкомасштабных снимках основным дешифро вочным признаком опознания типов руслового процесса является рисунок русла. Долина, пойма, пояс меандрирования выделяются после опознания русла.

Выделение границ поймы в меженный период затруднено при всех типах руслового процесса [ 56]. Четко проявляются границы поймы в паводок, но часто исчезает рисунок русла - основной дешифровочный признак. Этим еще раз подчеркивается, что дешифрирование - многоэтапный процесс. Как уже упоминалось, при дешифрировании неоднократно используются материалы разновременных и разномасштабных съемок. Таким способом достигается полнота и достоверность, извлекаемой со снимков информации. Мезоформы (острова, осередки, пляжи) выделяются в руслах рек в зависимости от их плановых размеров. Гряды с шагом до 300 м удалось выделить на снимках с рабочим масштабом 1:2 000 00. На сн имках более мелких рабочих масштабов в руслах гряды не выделялись.

Р ис. 9. Распределение типов руслового процесса в зависимости от шир ин ы русла реки B и ширины дна долины B 0

1 - с в ободное м еан дрирование; 2 - незавершенное меандрирование; 3 - пой менная м ног орук авность; 4 - ограниченное м еан дри ро ван ие; 5 - п обочн евы й тип; 6 - русловая многорукавн ость.

По картам и материалам аэрокосмических съемок выявле н о, что соотношение ширины русла на уровне пойменных бровок В с шириной дна доли ны В0 и с шириной пояса руслоформирования Впр в границах активной части поймы, включающей и русло (относительная шири на), различно при разн ых типах руслового процесса [ 23, 44 ]. На рис. 9 и 10 каждая ветвь графиков характеризует область существования определенного типа процесса, необходимым условием которого является определенное значен ие относительной ширины.

Рис. 10. Распределение типов руслового процесса в зависимости от ширины русла реки В и пояса руслофор м ирования Впр .

Усл. обозначения см. на рис. 9.

При переходе от свободно меандриру ю щего русла к прямолин ейн ому показатели В 0 /В и B пр / B уменьшаются на п орядок (табл. 3). Зна чени я показателей В 0 /В и B пр / B (их параметры определяются по аэрокосмическим снимкам) являются дополнительным критерием однозначного опознания типов руслового процесса по рисункам изображения.

Для облегче н ия дешифрирования подобраны наиболее характерные фотоизображения участков рек с разными типами руслового процесса (см. рис. 1 и 2). Большинство типов руслового процесса имеют настолько характерный рисунок русла и поймы, подчеркиваемый контрастом между сушей и водой, что уже по одному этому признаку они распознаются на аэрокосмических снимках разных масштабов. Само дешифрирование на его первом этапе сводится к поиску на фотоснимках признаков того или иного типа руслового процесса.

Таблица 3

Средние значения относительной ширины при разных типах руслового процесса

Тип процесса

В 0 /В

B пр / B

Свободное м еандрирование

18,3

8,9

Незавершенное м еан дрир ование

10,4

5,7

Пойменная м ногорукавно сть

6 , 5

5,6

Ограниченное м еандри рование

5,1

3,4

Побоч н евый тип

2,4

1,2

Русловая мн огорук авно сть

1 ,9

1,0

Описание морфологических признаков , по которым типы руслового процесса опознаются непосредственно по снимкам, приведено в табл. 4.

Свободное ме ан дрировани е на снимках разных масштабов непосредственно опознается по наличию излучин, находящихся на разных стадиях развития (от начальной слабой извилистости русла до конечной стадии развития излучины - петли п еред прорывом ее перешейка) и присутствию на широкой пойме ранее спрямленных излучин - стариц [ 23].

Граница поймы наиболее четко выявляется в паводок, так как при затоплении и переувлажнении пойма выделяется черным или темно-серым тоном изображения при контрасте с более светлыми по тону изображения склонами долины. На мелкомасштабных ТВ-снимках в период паводка в зоне тундры (при отсутствии древесной растительност и ) выявляются малые реки за счет контраста между поймами (серый и темно-серый тон) и водосборами с угнетенной, еще не вегетирующ ей растительностью (светло-серый тон) просматривается извилистый рисунок краевых участков поймы, создаваемый врезом излучин в склон долины. По нали чи ю эти х признаков свободное меан дрировани е опознается даж е на малых реках (рис. 1ж ). На ТВ-снимках, полученных в ни зкую межень в тех же районах, из-за отсутствия тоновых кон трастов ни пойма, ни русло даже на средних реках уже не выявляются. По мелкомасштабным снимкам обнаруживается чере дование сужений и расширений долин и п ойм. Наиболее четко они видны в пери од паводков и при затоплении речных водохранилищ (см. рис. 1и ).

Излучины, их форма с наибольшим контрастом выделяются на снимках разных масштабов в весенний период, когда снег на пойме растаял , а в русле и старицах сохранился лед (рис. 2а). Граница поймы в этот период может быть выявлена при наличии контраста между растительным покровом на пойме (травянистая или кустарниковая) и на склонах долины (темн охвойны й древостой). Вн утрирусловы е образования (пляжи, гряды) скрыты подо льдом. На безлесных поймах рисунок русла четко выделяется и в период, когда русло до бровок заполнено водой - черный тон изображения, а безлесная пойма имеет светло-серый тон (см. рис. 1а).

Анализ обширного материала аэрокосмических съемок позволяет сделать вывод о том, что во всех физико-географических зонах СССР свободно меандр и рующее русло легко опознается непосредственно по снимкам, а выявляемые особенности обусловливаются местными геологическими и мерзлотно-геологическими особенностями и интенсивностью экзогенных процессов.

Свободно меандриру ю щие реки особенно развиты на Западно-Сибирской равнине. Они имеют очень широкие поймы, малые уклоны продольного профиля; долины этих рек заложены в толще легко размываемых осадочных отложений. Многие реки от истоков до устья сохраняют свободно меандрирующее русло.

Развитие излучин на широких поймах проходит определенные циклы. В начальной стадии развития при углах разворота не более 120° излучина сползает вниз по течению. При дальнейшем увеличении угла разворота сползание излучины приостанавливается, но ускоряется ее разворот. Развитие излучины завершается сближением подмываемых берегов выше и ниже расположенных смежных излучин, затем прорывом перешейка, переходом всего потока в прорыв и отмиранием спрямленной излучины [ 23 ].

На ТВ-снимках, например, прослеживаются излучины, находящиеся на разных стадиях развития на участках рек Иртыша и Тобола; границы широкой поймы только угадываются по наличию следов стариц; гривистый рельеф поймы не выявляется, так как низка разрешающая способность снимков (см. рис. 1а). Границы поймы можно выделить только по с н имкам, полученным в период паводка.

На мелкомасштабных снимках видно , что на реках ETC широкие поймы со свободно меандриру ю щим руслом чередуются с участками сужения долины и поймы. Ярким примером является р. Ока, излучины которой на участках расширения долины при своем развитии проходят полный цикл меандрирования. При недостаточно широкой пойме излучины зан имают всю ширину поймы.

Таблица 4

Признаки дешифрир ов ания типов руслового процесса

Тип руслового процесса

Характеристика морфологических образований

Долина

Пойма

Русло

Внутрирусловые образования

Свободное меандрирование : ц иклическое развитие излучин от почти прямых участков до петель в результате размыва вогнутых и намыва выпуклых берегов с последующим их зарастанием. Цикл завершается прорывом перешейка петли русла, затем повторяется

Широкая, с пологими склонами; в межгорных понижениях часто в плане четкообраз н ой формы

Широкая, чаще двусторонняя, с понижением вдоль склонов долины, со следами стариц и с системами вееров перемещения в виде выраженного гривистого рельефа; границы поймы наиболее четко выделяются в паводок

Однорукавное, свободно меандр и рующее с наличием излучин, иногда асимметричных, находящихся на разных стадиях разви тия; на заболоченных поймах возможна гипертрофированная форма излучин

Ш ирокие песчаные пляжи на выпуклых берегах излучин выделяются в межень, в низкую межень просматривается подводный рельеф - перекаты на перегибах русла

Незавершенное меа н дрирование: разви тие излучин по схеме свободного меандрирования прерывается появлением спрямляющего протока, часто на ранних стади ях развития; затем старое русло отмирает, а проток начинает меандрировать

Широкая, низкая

Широкая со слабо выраженным гривистым рельефом, островная

Двухрукавное меандрирующее, излучины часто спрямляются на ранних стадиях развития и имеют разную степень разворота

Ш ирокие песчаные или песчано-галечны е пляжи, со следами зарастания, чаще всего асимметричные относительно выпуклого берега

Пойменная многорукавность : развитие сети спрямляющих и вторичных проток, разделенных пойменными островами (постепенное отмирание и возобновление проток, образование новых)

Очень широкая, слабо выражен ная, четкообразная

Широкая, низкая, глубоко затопляемая с резко различным по крупности пойменным и русловым аллювием, с различным характером растительности на пойменных и внутри-русловых островах

Многорукавное, разделенное пойменными островами, часто затруднительно выделение главного рукава, возможно развитие рукавов по самостоятельному типу процесса

В рукавах в низкую межень могут просмат риваться пляжи, осередки, перекаты, побочни

Склоновая многорукавность: блуждание веера рукавов горной реки по склону ее конуса выноса; расширение веера в многоводные и уменьшение в маловодные годы; характерна для горных притоков главной реки, развивающейся по-иному типу процесса

Отсутствует из-за выклинивания в долину главной реки

Часть поверхности конуса выноса , охваченная веерообразно растекающимся потоком

Многорукавное - веерообразное расположение рукавов, уменьшение их ширины за счет дробления на более мелкие рукава

Осеред к и, побочни, острова, пляжи в отдельных рукавах

Ограниченное меандрирование: сползание однородных синусоидальных излучин с размывом берегов в верховой части пойменных массивов и образованием береговых валов с низовой

Относительно прямолинейная, часто одинаковой ширины

Пойменные массивы с характерным рисунком старых береговых валов чередуются вдоль долины в шахматном порядке

Однору к авное, слабо меандрирующее, правильно извилистое при неизменной ширине долины; при изменении ширины долины изменяются размеры и форма сползающих излучин

Узкие пляжи у низовых частей пойменных массивов

Побочнев ы й: сползание перекошенных ленточных гряд (только в половодье) по устойчивому в плане руслу

Почти прямолинейная, узкая с крутыми склонами, днищем является русло

Отсутствует

Однорукавное, относительно прямолинейное и устойчивое в плане

Перекошенные ленточные гряды, прибереговые повышенные части которых - побочни, расположены в шахматном порядке

Ле нточн о-грядовый: сползание по руслу крупных гряд, обычно занимающих всю его ширину

Почти прямолинейная, узкая, с крутыми склонами, днищем является р у сло

Отсутствует

Однор у кавное, относительно прямолинейное и устойчивое в плане

Ленточны е гряды, занимающие всю ширину русла, выявляемые при прозрачной воде или промерами в русле

Русловая многор у кавность: сползание побочн ей, осередк ов, русловых островов в широком распластанном русле

Широкая, чаще четкообразная в плане

Островного типа при сохранении многорукавности в многолетнем цикле, может быть с гривистым рельефом и следами стариц при образовании многорукавности в ранее меандрировав ш ем русле

Многорукавное, широкое, распластанное, неустойчивое в плане

Побоч ни , осередки , русловые острова

Горная русловая м ногорукавность: сползание в паводки п обочней, осередков, русловых островов в широком распластанном русле горной реки

Расширение долины горной реки; достаточно широкая и почти равномерной ширины при сохранении многорукавности на участках значительного протяжения

Островного типа, двусторонняя

Многорукавное, распластанное, неустойчивое в плане, входы в малые протоки бывают перекрыты завалами, вниз по течению отдельные протоки увеличивают ширину за счет присоединенения мелких проток, урезы воды из-за малых глубин часто не выделяются

Побоч ни , осередки, русловые острова разнообразной формы

Наледная м ногору кавность: интенсивная аккумуляция наносов в виде осередков и русловых островов в широком предельно распластанном русле на н аледной поляне (при резком уменьшении уклонов и увеличении ширины долины); перемещение в плане зон размыва и намыва (влево или вправо, вверх или вниз), сползание осередков и островов, обрушение коренных берегов при расширении наледной поляны

Четкообразное расширен и е долины горной или полугорной реки

Часть наледной поляны вне паводочного русла

Многорукавное предельно распластанное русло, имеет сетчатый характерный рисунок на больших нале д ных полянах, выявляется по мере стаивани я наледи

Множество осередков и островов (без древесной раст и тельности) разных размеров, чаще ромбической формы; тоновые различия проявляются после стаивания наледи при наступлении вегетации

Вынужденное м еандрирован ие: извилины русла повторяют очертания долины; на участках горных рек транзит наносов чаще всего бесструктурный, возможно перемещение побочней и осередков

Узкая, с крутыми склонами, местами извилистая

На участках расширения долины выявляются зачаточные (остаточные) участки поймы

Однорукавное, повторяющие изгибы долины, занимает всю ширину ее дна

На участках расширения долины выделяются пляжи, осередки (острова), положение их стабильно в плане

Сток по мари

В горных районах долина-марь; не выраженная ясно при исчезновении поверхностного стока на коротком участке

Выровненная , спланированная, без древесной и кустарниковой растительности, формируется в виде маревого потока, обтекающего возвышенные участки и занимающего все дно долины

Отсутствует русло с открытой водной поверхностью, на переходном участке формируется цепочка озеровидн ы х участков с открытой водной поверхностью, переходящей в свободно меандри рую щее русло

Не просматриваются

Селевые потоки: стремительное, в основном бесструктурное перемещение больш и х масс наносов , образов ани е обширных конусов выноса и завалов

Узкая, почти прямолинейная, с крутыми склонами

Обычно отсутствует

Почти прямоли н ейное, распластанное; в верховьях повторяет изгибы долины, на предустьевом участке блуждает по конусу выноса

Образуются острова при обтекании препятствий

На севере СССР в зо н е многолетней мерзлоты форма излучин и продолжительность существования гривистого рельефа на широкой пойме зависит от степени ее заболоченности. Для зоны многолетней мерзлоты, особенно для район ов тундры, характерна гипертрофированная форма излучин, оплывание грунтов со склонов долин, заполнение оплывами стариц (рис. 11и). На некоторых участках свободно меа н дри рую щих рек гривистый рельеф на пойме сохраняется только в п ериод развития излучины и выравнивается сразу после ее отчленени я. Старицы, в свою очередь, заполняются оплывами , постепенно исчезают все следы старых положе ни й русла. На других участках выравнивание поверхности поймы и дет следом за развивающейся излучиной.

Рис. 11. Фотоизображе н ия участков рек.

а - следы недавнего п ожара на склоне котловины; б - следы значительных по п лощади п ожаров на ТВ-снимке; в - выемка грунта с острова и сте сне ние русла после отсыпки полотна ж. д.; г , д - оголенные пески после неб ольшого пожара на склоне долин ы, соответственно, вид на перспективном сни мке и на аэрофотоснимке; е , ж, з - карьеры в русле и на пойме; к - оплывание грунтов со склонов доли ны на пойму свободн о меандри рующей ре ки.

В зоне пустынь при наличии легко обрушаем ы х берегов в русла рек поступает большое количество песка, из которого образуются взвешенные и влекомые наносы. В паводок наносы поступают на пойму свободно меандрир у ющей реки, интенсивно заполняя все пойменные емкости. Быстро нарастают отметки поймы, отмирают старицы. Поток сосредоточивается в однорукавном меандрирующем русле, излучины которого имеют правильную форму [ 51, 55]. Излучины часто не успевают пройти полный цикл развития, так как русло из-за большого количества наносов оказывается занесенным ими до бровок. Поток прокладывает новое русло по наиболее пониженному участку поймы. На оставленной рекой пойме видны следы как бы одновременного спрямления излучин на участке значительного протяжения. Повышению отметок поймы способствует и поступление песка из пустыни со стороны господствующих ветров. На оставленных рекой поймах, где еще просматриваются контуры сглаженного русла, барханы имеют ту же ориентировку, что и на пространствах вне долины реки. Для рек пустыни характерно уменьшение размеров излучин вплоть до их исчезновения сверху вниз за счет забора воды на орошение и значительного испарения (особенно на устьевых участках при заполнении пойменных емкостей).

В межгорных понижениях на многих реках выделяются участки со свободно меандрирую щ им руслом, особенно там, где днища котловин заполнены рыхлыми отложениями различного происхождения (морены и конусы выноса рек, отложения озер и праводоемов) (рис. 11г, д ). Реками перерабатывается толща рыхлых отложений, создается широкая пойма [ 33].

Боковыми притоками выносится значительное количество рыхлого материала, на пойму выдвигаются конусы выноса, сужая ее, иногда полностью перегораживая, сжимая русло, под п руживая реку. Уклоны выше по течению резко вы полаживаю тся. Для межгорных понижений характерно чередование участков с горной русловой мн огорукавностью и участков со свободным меан дрированием. При отсутствии многолетней мерзлоты или наличии редкой очаговой мерзлоты при малых уклонах на широкой незаболоченной пойме образуется четкий рисунок свободно меан дрирую щего русла с излучинами правильной формы, находящимися на разных стадиях развития, что выявляется по снимкам средних и крупных масштабов.

В межгорных понижениях в зоне многолетней мерзлоты свободное меандрирование встречается на участках с разной степень ю заболоченности, где пойменные емкости - стари цы заполняются плывущими грунтами, и с поймами, покрытыми густой древесной растительностью, и с заболоченными осоковыми поймами. Выделяются и участки, где реки, подобно рекам пустыни, прокладывают русло в песках. При незначительных уклонах и однородном строении поймы, особенно когда малые реки в качестве долины и поймы используют заросшие русла спрямленных излучин крупной реки, образуются излучины гипертрофированной формы.

В зоне многолетней мерзлоты нарушение поверхности мерзлых пород может привести к изменению слоя сезонного отта и вани я, к переходу грунта из мерзлого состояния в талое и обратно. Со слоем сезонного оттаивания связаны в той или иной мере такие процессы, как пучение, солифлюкция, морозобойное растрескивание и т.д. - спутн ики мн оголетнемерзлы х пород [ 14, 34]. Каждый и з этих процессов может оказать влияние на русловой процесс, особенно на участках со свободно меандрирующим руслом, вызывая отклонения от типичного хода развития излучин, перестраивая рисунок русла и поймы в плане и изменяя темпы русловых деформаций.

При анализе материалов аэрокосмических съемок и данных наземных обследований выявлены также некоторые особенности развити и руслового процесса в зоне с мног олетней мерзлотой. Он и заключаются в следующем.

- Выявляются случаи заполнения пойм грунтами, плывущими со скло н ов долин (см. рис. 11и ). Чаще всего первопричиной служи т уничтожение растительного покрова на склонах вырубками или п ожарами. На оголенных склонах дегради рует многолетняя мерзлота, оттаи вающие грунты оп олзают, оплывают, т екут, создавая струйчатый ри сунок, легко дешифрируемый на снимках [ 34, 42, 52]. Степен ь заполнения пойм оплывши ми грунтами различна: начальная степень заполнения, когда заполняется только пониженная часть поймы вдоль склонов долины (при этом нарастани е отметок приводи т к созданию уклона на пойме от склон а долины к руслу), и дальнейшее заполнени е пойменных емкостей и н арастание отметок поймы за счет активного поступлени я грунтов со склонов, что при водит к исчезновению поймы, спрямлению русла.

- Просматривается выравнивание и понижение пойменных масс и вов на участках пойм, где растительный покров полностью уничтожен пожарами. После пожаров возрастает глубина оттаивания мерзлых грунтов, происходит заполнение оплывшими грунтами пойменных емкостей, исче зает гривистый рельеф поймы, пойма понижается за счет заполнения оплывающими грунтами образовавшихся термокарстовых озер и заболачивается. На таких поймах выявляется только травянистая растительность, изредка ерники; восстановление лиственичны х лесов не обнаруживается. Подобные участки выделяются даже на мелкомасштабных и радиолокационных снимках по темному, почти черному тону изображения в период переувлажнения и осветленному (светло-серому) тону в низкую межень.

- Выделяется своеобразное обрушение подмываемых берегов русла. Обрушение в форме оползания характерно для всех меа н дри рующих рек в зоне многолетней мерзлоты. Интенсивность оползания верхнего оттаявш его слоя по мерзлому слою различна.

При медленном оползании и небольшой высоте меженных берегов (1, 5-2 ,5 м над меженными уровнями) деревья сохраняют вертикальное положение. При возрастании интенсивности оползания деревья наклоняются, обрушиваются в воду, создавая «гребенки» вдоль подмываемых берегов и перегружая русло топляками. Наклоненные деревья и топляки опознаются на крупномасштабных снимках.

При высоте берегов 3, 0-4 ,5 м над меженными уровн ями нарушается сцепление в оползающем слое, образуется «мы сообразное» оползание. Покрытие берегов растительным слоем, армирование «гребенками» из обрушенных деревьев защищает их от интенсивного размыва. Для определения плановых деформаций на таких участках необходим значительный интервал между последовательными съемками.

- Создается неупорядоченная извилистость линии берегов, искажается форма излучин из-за обнажения старых навалов деревьев. При развитии излучин и переработке пойменных массивов рекой вскрываются на подмываемых берегах старые навалы деревьев, погребенные под слоем наносов и в условиях многолетней мерзлоты, сохранявшиеся в течение тысячелетий [ 14, 34]. Старыми навалами, являющимися на коротком участке ограничивающим фактором, затормаживается процесс меан дри ровани я. Процесс срезки старых навалов очень медленный. Река подмывает берега и они обрушиваются в виде полуцирков до и после навалов, создавая извилистую линию берега, различимую на средне- и крупномасштабных снимках.

- В межгорных понижениях в зо н е многолетней мерзлоты часто выявляются одновременные прорывы нескольких излучин.

Иногда река оставляет десятки излучин, изменяя положение русла. На отдельных пойменных массивах обнаруж и вается периодичность смены положения русла. На снимках средних масштабов видно, что оставленные излучины часто находятся на одной стадии развития (очевидно, последней смене положения русла предшествовало подобное же изменение в далеком прошлом). Можно предполагать, что смена положения русла связана с прохождением паводков редкой повторяемости или с другими катастрофическими явлениями.

Незавершенное ме андрирование опознается на снимках по наличию у излучин меа н дрирующ ей реки спрямляющих протоков (см. рис. 2б ). Развивается спрямляющий проток постепенно, что выявляется при сопоставлении сн имков последовательных съемок с достаточным временным интервалом между ними. По мере развития спрямляющего протока замедляются плановые деформации основного русла и происходит его отмирание [ 23].

В межгорных понижениях незавершенное меандрирование приурочено в основном к участкам перехода от горных участков рек к равнинным. На этих участках галечно-валу нны й материал еще заполняет большую часть поверхности русла и пляжей и по отсутствию грядового рельефа может быть выявлен на крупномасштабных снимках. В нижней части таких участков, в местах перехода к свободному м еан дриров анию, галька остается только на перекатах и при верхах песчаных пляжей, грядовый рельеф которых ви ден на снимках. На мелкомасштабных снимках незавершенн ое меанд ри ров ани е опознается на крупных и средних реках в период н аи большего кон траста между руслом и поймой по нали чию излучин , спрямленн ых, на разных стадиях развития (см. ри с. 1б ). Поймы при незавершенном меанд ри ровании , чаще всего, н еравн омерн ой ширины.

В зоне многолетней мерзлоты после уничтожения растительного покрова на склонах по снимкам обнаруживается интенсив н ое заполн ение пойм оплывшими грунтами, приводящее к нарастани ю и х отметок. На участках с незавершенным меандрированием чаще, чем при других типах руслового процесса, выявляются по крупномасштабным снимкам «провалы», а при наземном обследовании обнаруживаются обнажения погребенных льдов на подмываемых берегах.

Незавершен н ое меандрирование при наличии широкой поймы может переходить в п ойменную мн огорук авн ость. Образовавшиеся протоки часто отличаются плановой неустойчивостью. Довольно устойчивы в плане отсеченные при развитии излучин устьевые участки притоков, что подтверждается сопоставлением аэрофотосни мков с достаточным временным интервалом.

Пой ме нная мн огорук ав ность опознается на сн и мках по н али чию многочисленн ых слабоизвилистых рукавов на широкой пойме (см. ри с. 2в). Выделить основной рукав не всегда удается. Острова представляют собой участки поймы и обладают относительной план овой устойчивостью. Отдельные рукава имеют значительную протяженность, ширина рукавов постоянна на всем их протяжении . Участки с пойменной многорукавн остью в основном п ри урочен ы к устьевым участкам крупных рек и к участкам выхода и з узкой доли ны в широкую.

На мелкомасштабных ТВ-снимках пойменная многорукавность о п ознается по тем же признакам, которые были при ведены выше (рис. 1в).

Склоновая мно горукавно сть опознается по наличию «веера» многорукавного русла на участке выхода горного потока из узкой дол и ны на склон долины главной реки. На этом участке исчезает действие ограничивающего фактора; поток веерообразно растекается по склону, создает кон ус выноса, сохран яет зн ачи тельные уклон ы (см. рис. 2г). При прохожден ии селей и п ри паводках редкой повторяемости поток меняет положение основного русла (блуждание по склону). В многоводные годы веер многорукавного русла «развертывается», в маловодные г оды - «свертывается». Выносы селей оседают на конусе выноса. На приустьевых участках конусы выноса выдвигаются на пойму главной реки. Благодаря различиям в тоне изображения на конусе выноса выделяются старые русла, опознаются участки, сложенные из гальки и валунов. На этих, хорошо дренируемых участках часто растут сосновые боры.

Для склоновой многорукавности характерно уменьшение ширины русел вниз по течению из-за дробления их на мельчайшие рукава. На мелкомасштабных снимках этот т и п руслового процесса не опознается, так как не виден веер рукавов, хотя конус выноса, созданный рекой, обычно четко окон тури вается на снимках.

Ограниченное меандрирование на меандр и рующи х реках хорошо выделяется на средне- и крупномасштабных сни мках. Основные признаки - наличие нескольких излучин подряд, находящихся на одной стадии развития; ограничение поймы почти параллельно расположенными коренными берегами, бровки которых подчеркнуты различиями в тоне изображения поймы и склонов долины; чередование приуроченных к каждой излучи не пойменных массивов, очертания которых составляют нередко почти половину круга и имеют гривистый рельеф [ 23]. Самый характерный признак - это расположение рисунка гривистого рельефа (см. рис. 2д). Гривы, старые валы на пойме, покрытой растительностью, могут иметь темно-серый или, наоборот, светло-серый тон изображения, а понижения между валами и меют соответственно светлый или темный тон. Контраст в тоне изображения валов и понижений между ними обычно бывает значительным.

Самые длинные гривы, почти огибающие пойменный массив, начинаются с низовой (нарастающей) части массива. Здесь же виден узкий, обычно не выраженный ярко, пляж (белого ил и светло-серого тона). В верховой части массива видны дуги уже «срезанных» при обрушении берега старых валов. При огран иченном меандрировании по аэрокосмическим снимкам обнаруживается симметричность и упорядоченность рисунка русла и поймы.

На мелкомасштабных снимках ограниченное меандрирование может быть опознано только на крупных реках по наличию симметричных врезок в коренной берег, четко выделяющихся пр и высоких уровнях воды или при заполнении водохранилищ (см. рис. 1з ). При отсутствии таких ярко выраженных врезок этот тип руслового процесса на мелкомасштабных снимках не опознается.

Поб очн евый тип руслового процесса опознается на средне- и крупномасштабных снимках в низкую межень на относительно прямолинейных беспойменных участках рек по наличию в русле побоч н ей, расположенных в шахматном порядке (см. рис. 2е ). Побочни - это перекошенные ленточные гряды, наиболее высокие части которых, расположенные у берегов, обсыхают в межень и на снимках выделяются белым тоном изображения в русле темно-серого или серого тона. Русло, почти прямолинейное в паводок, становится слабоизвилистым в период межени при обтекании потоком побочней [ 23]. В межень при прозрачной воде и малых глубинах потока на снимках просматриваются подводные части гряд - перекаты, тон изображения которых темнеет по мере увеличения глубины.

Расположе нн ые в шахматном порядке побочни обнаружи ваются по сни мкам на коротких, почти прямолинейных участках меанд ри рующ их рек, чаще всего там, где русло прижато к коренному берегу и, д аже при наличии широкой поймы, сохраняет прямолинейн ость. Выделяются они и в сп ря мляющи х протоках, и н а н ачальных стадиях развития излучин .

На мелкомасштаб н ых ТВ-снимках реки с п обочневы м типом руслового процесса не опознаются из-за незначительной протяженности морфологически однородных участков, размеры которых близки к разрешающей способности снимков.

На гор н ых и полугорных реках по средне- и крупномасштабным сни мкам на участках со слабо извили сты м руслом, зажатым неразмы ваемы ми склонами долины, возможно ошибочное опознание побочн евого ти па руслового процесса. В таком русле побочни и пляжи, видимые в межень, приурочены к элементам орографии доли ны (изгибам, выступам и т.д.). Эти побочни и пляжи сохраняют в течение десятилетий свое местоположение и форму (выявляется при совмещении материалов последовательных съемок).

Лент очно -грядовый тип руслового процесса практическ и не опознается на аэрокосмических снимках. Наличие его можно предполагать на относительно прямолинейных беспойменных и на искусственно созданн ых канализованных участках рек. Ленточные гряд ы, как основной признак, могут быть выявлены только при наземном обследовании, так как даже в низкую межень гребн и их затоплены. Искри вление русла или изменение режима поступ ле ни я н ан осов приводит к образованию перекошенных ленточных гряд, т.е. появлению побочн ей или осеред ков. Переходн ая стадия от ленточно-грядового к побочн евому типу изображе на на рис. 2ж .

Русловая многорукавность опознается по наличию в ш и роком распластанном русле осередков и островов, длина последни х часто не превышает ши ри ны русла (см. ри с. 2з ). Расти тельный покров на островах и пойме оди наков (оди н тон и зображен ия). На участке реки значительного протяжения на снимках мелки х масштабов просматривается сужение и расширение многорукавного русла и соответственно уменьшение или увеличение коли чества рукавов и островов (см. рис. 1г). Для русловой мн ог ору кавности характерно сохранение ширины рукавов на всем и х протяжении.

На ТВ- и РЛ-с ни мках опознается лиш ь мн огорук авность островного ти па. Острова, п окрытые лесом, выделяются даже в зимний период по разнице в тоновых изображениях - белый тон русла и темно-серый тон изображения островов. На средне- и крупномасштабных снимках в межень в русле просматриваются осеред ки - обсохшие гребни больших гряд. При изменении соотношения между оп ределяющими факторами, в частности при уменьшении поступления наносов, рукава начинают слабо меандри ровать.

Горная русловая многорукавность опознается на средне- и крупномасштабных снимках по наличию в широком распластанном русле горной реки множества островов разного размера и формы (см. рис. 2 и ). Размер и форма островов зависит от многих условий: от расхода воды и наносов, от крупности наносов, от уклона долины на участке, ширины дна долины и др. Наличие множества условий создает разнообразие изображений многорукавного русла.

При горной русловой многорукавност и русло разбито на множество иногда слабоизвилистых рукавов, многие из которых в верховой своей части проходят через завалы деревьев и могут быть обнаружены только на крупномасштабных снимках, а в низовой части соединившиеся мелкие протоки выявляются в ви де достаточно широких рукавов. Одним из характерных признаков горной русловой многорукавности является увеличение по течению ширины отдельных рукавов за счет присоединения мелких, не видимых на снимках.

На участках рек с горной русловой многору к авностью, даже в зоне многолетней мерзлоты, обнаруживается по снимкам быстрое зарастание осередков, особенно в периоды редкой повторяемости высоких паводков. В зоне многолетней мерзлоты присутствие густой древесной растительности на островах говорит о наличии сквозных таликов под руслами горных рек [ 14, 34]. При наличии богатой древесной растительности на пойме и значительных скоростей размыва островов с такой же растительностью создаются условия для образования громадных навалов деревьев на приверхах островов и завалов во входах в малые протоки. После пожаров на участках горных и полугорных рек древесная растительность восстанавливается в первую очередь на береговых валах, островах, затем на пойме и склонах долины. При наличии разных по размеру и форме островов, множества слабоизвилистых разной ширины рукавов, образующих врезки в пойму, создается своеобразный волнисто-сетчатый рисунок русла, по которому этот тип руслового процесса опознается даже на мелкомасштабных и радиолокационных снимках (см. рис. 1д ).

На ледна я многорукавность выделяется на н аледны х п олянах горных и полугорных рек и опознается по следующим признакам:

а) по наличию наледи на участке реки в весенний период;

б) по образованию многорукавного русла со множеством осередков и островов, имеющего своеобразный сетчатый (ячеистый) рисунок на снимках крупных наледных полян;

в) по отсутствию древесной растительности на островах, что видно на снимках крупных масштабов. Вегетационный период у карликовой растительности, покрывающей острова, начинается по мере ста и ван ия наледи и легко опознается на снимках при появлении серого и темно-серого тона изображения (см. рис. 2к ).

Различаются речные наледи, наледи подземных вод и наледи смешанного происхождения [ 50]. Речная наледь, образующаяся в русле, заполня ет ег о, часть наледи изливается на п ойму. Возн икая, н апример, в меанд рирующем русле, она не перестраи вает его, т.е. не приводит к образованию нал едн ой мн огорук авности .

Рис. 12. С в язь между относительными величинами уклонов долин ы и ширины русла перед наледью и на месте наледи (данные по наледям зон ы БАМ).

Пр и особых условия х в весенни й период речная налед ь может работать как плотина, п ерегородив русло и н аправив поток в новое русло. Можно предположить, что это одна и з при чи н, при водящих к одновременному спрямлению мн оги х излучин , т.е. к измен ению положени я русла.

Многорукавное русло обычно образуется при наледях подземных вод и наледях смешанного происхождения. Наледная мно г орукавность образуется при наличии наледи и при определенном соотношен ии между уклонами и шириной долины на участках выше наледи и на наледи. По материалам АФС и картографическим материалам для больших наледны х полян с ярко выраженной наледной многорукавностью получена связь между отношениями уклонов долин ы и ширины русла в сужении долины перед наледью ( I 1 , В 1 ) и на расширенном участке долины на месте наледи ( I 2 , В 2 ) (рис. 12). По кривой видно, что при расширении русла в 5 раз уклоны уменьшаются в 3 раза. Вероятнее всего, что при неизменных уклонах на участке расширения русла наледная многорукавность не образуется, а сохраняется горная русловая многору к авн ость или незавершенное меандри ровани е, т.е. наледь еще не оказывает существенного влия ния на русловой процесс [ 49].

Вынуж ден ное меанд рирование (орографическая извил и стость), выделенное на равнин ных реках по нали чию слабоизви ли стого русла, зажатого и ли неразмываемыми склонами доли ны, и ли широки ми оползня ми, на самом деле представляет собой не опознаваемые на сни мках лен точно-грядовый и побочневый ти пы руслового процесса. На таких участках определение типа руслового процесса чаще всего возможно только при наземном обследовании.

Вынужденное меа н дрирование - это устарелое н азвание ти па руслового процесса, выявляемого на верхних и средних участках, горных рек с преобладающим влияни ем ограничивающего фактора. Ограни чи вающи й фактор здесь целиком определяет характе р руслового процесса. В результате бокового ограничения русла, которое легко опознается на снимках, образуются прямолинейные участки или вынужденные горные излучины, следующие изгибам долины. На таких участках иногда видны зачаточные, или остаточные, поймы (см. рис. 2и). Пляжи и осередки (острова), образующиеся соответственно у выпуклых берегов и в местах незначительного расширения долины, служат как бы перевалочными пунктами для наносов [ 25 ]. Чаще всего они сложены из крупного материала и не меняют своего местоположения, что выявляется при сравнении снимков последовательных съемок.

Сток по мари обнаруживается на заболоченных участках в зоне многолетней мерзлоты по исчезновению русла с открытой водной поверхностью. Такое случается иногда и на устьевых участках притоков. При этом типе русла долина не выражена.

В горных районах зоны многолетней мерзлоты при интенсивном развитии склоновых процессов, особенно после у н ичтожени я растительного покрова, в русло и на пойму поступает большое количество материала. В этом случае поток не справляется с транзитом нан осов, пойма заполняется плывущими грун тами , исчезают следы прежних положений русла и гривистый рельеф на пойме. Русло все более стесняется, его открытая водн ая поверхность постепенно совсем исчезает. Образуется долина-марь, по дну которой движется поток без открытой водной поверхности, по рисунку изображения похожий на ледник, так же повторяющий изгиб долины (см. рис. 2м ). Долины-мари - региональный тип, распространенный в зоне с многолетней мерзлотой [ 41].

Участ ки рек , по которым периодич ески сходят селевы е потоки , выделяются на аэрокосмических снимках средних и крупных масштабов по наличию почти прямолинейного распластанного русла белого тона изображения (см. рис. 2 н ). Возникновению селей благоприятствуют значительная глуби н а горных долин и крутизна их склонов (35° и более), малая длина при большом продольном уклоне, небольшая площадь водосборного бассейна (до 40-5 0 км2), низкая водорегулирующая способность тонкого почвенного слоя и обнаженных скал [ 41].

4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ АЭРОКОСМИЧЕСКИХ СЪЕМОК ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ПЛАНОВЫХ ДЕФОРМАЦИЙ РУСЕЛ И ПОЙМ РЕК

4.1. Основные положения и требования к исходным материалам

Плановые деформации представляют собой результат н амыва и размыва берегов русла. Деформации размыва берегов характ еризуются смещением бровки обру шаемого берега и определяются путем совмеще ния снимков. Деформации намыва берегов обнаруживаются по зарастанию пляжей и осередк ов и изменению т она изображения этих участков на фотоснимках. Намыв пляжа п роисходит постепенно, при возрастании отметок начинается зарастание его прикорневого участка травой и кустарником, ч то выражается п роявлением на снимках серых и све тло-серых пятен на белом фоне пляжа. При дальнейшем нарастании отметок пляжа прои сходи т зарастание приподня тых участков древесной растительностью, что выражается в дальнейшем п отемнени и тона изображе ния и увеличении площ ади этих участков.

Перед н ачалом работы и сполнитель должен ознакомиться с аэроф отосъ емочн ой и зученностью район а, заказать и получи ть материалы всех площ адных и маршрутных аэрофотосъемок за разные годы. Для совмещ ения также должны быть использован ы материалы косми ческих съемок высокого качества, кон тактная печать которых может дать достаточно точные данные о плановых деформац иях.

Для определе ни я плановых деформаций используются материалы многократных послед овательных съемок одного и того же участка реки в масштабах от 1:2 000 00 и крупнее, представленные в ви де фотопланов (уточн ен ных фотосхем), фотосхем, репродукци й фот осхем, контактных отпечатков. Теоретически оптимальн ыми для совмещ ения являются фотопланы. На практике предпочтительн ее и сп ользовать кон тактные отпечатки, так как они имеют достаточно высокую разрешающую способность и удобны при использовании в работе. Используются в той или иной мере все полученные материалы, даже выполненные с негативов низкого качества. Нужн о и меть в виду, что специ альных съемок в заданных масштабах в низкую межень сделано очень мало и они выполн ены только на коротки х участках рек (чаще всего за одну дату съе мки ). Для совмещени я используются также имеющиеся картографические материалы, в том числе лоцманские карты. Аэрокосмические снимки разных дат съемок и картографические матери алы, выполненные в разное время, позволяют оценить состоян ие русла, поймы, долины последовательно по годам, а также выявить связи скорости смещения (размыва-намыва) с изменением водности (изменением уровней и расходов). При сопоставлении лоцман ски х карт со снимками возникает ряд трудностей , так как эти мате риалы составлены в разное время, разн ыми авторами и на них практически отсутствуют опорные точки и линии на берегу. Хорошие результаты дает подключение к ан али зу картографи ческих материалов, полученных в кон це пр ошлого и н ачале нынешнего веков.

4.2. Общая методика совмещения снимков

Совмещен и е фотоснимков производи тся на любом проекционном аппарате. Предпочти тельнее выполнять совмещени е на УТП , так как в этом случае можно и спользовать матери алы в любом исполнении . При совмещени и разномасштабные материалы при водятся к одному масштабу или путем фотоувеличения - при наличии негативов, или на У ТП - при наличии только позитивов. Используя негативы (пленки) можно выполнить фотоувеличение 10* и более. На УТП материалы любого исполнения можно довести до 4* увеличения.

В качестве основы для совмещения выбираются фотоснимки хорошего качества, масштаб которых близок к масштабу совмещения. С фотоснимков снимаются кальки. На кальку (планшет) с фотоизображения черной тушью (лини и черного цвета наиболее четко выделяются на белом планшете при наложении на него изображения через УТП) переносятся: урезы воды (пунктиром); линии бровок подмываемых берегов; границы травянистой, кустарниковой и древесной растительности на пляжах и островах; границы поймы; контуры озер, стариц, сухих русел, устьевых участков притоков, поселений и сельскохозяйственных угодий; линии, подчеркивающие микрорельеф поймы и местн ые устойчивые ориенти ры.

О к онтури вани е зон намыва выполняется по материалам летних съемок, так как гран ицы древесной растительности, появление которой чаще всего является признаком достаточн о высоки х отметок пляжей и островов, наиболее четко проявляются в пери од вегетации. Не рекомендуется для определения зон намыва использовать снимки осенн их и ран невесенни х съемок. При проведении линии подмываемого берега на крупномасштабных снимках иногда помехой является тень от высокого берега. Для избежания ошибки эти участки не наносятся на схему.

На мелкомасштабных и крупномасштабных снимках по-разному п роявляются общие линии (контуры) и точки. На мелкомасштабных и средн емасштабны х снимках (масштаба 1:6 0000 и мельче) четко прочерчиваются линии коренных берегов, но не всегда выделяются границы растительных сообществ. При увеличении масштаба (крупнее 1:500 00) линии корен ных берегов теряют свою четкость, но проявляются характерные линии па пойме. Необходимо подчеркн уть особую устойчивость выделенн ых линий (контуров) на пойме за все периоды между съемками.

Путем переноса всех характерных линий с фотоизображения на планшет на нем изображается схема участка реки. С помощью УТП (или любого проекционного аппарата) выполняется совмещен и е фотоизображени я участка реки за другую дату съемки со схемой на план шете. Совмещение производится по общим точкам и линиям методом наилучшего совпадения и только на участках общих частей кадров. Общие линии и точки выявляются предварительно визуально и на планшет наносятся с особой тщательностью. Чаще всего они выделяются на пойме. Выбирается не менее четырех контурных линий или точек в разн ых углах четырехугольника, охватывающего совмещаемый участок. Для обеспечения большей точности совмещения желательно иметь пятую контрольную линию (точку) примерно в центре совмещаемого участка. Совмещаемый участок снимка располагается в центре э крана. Чаще всего используют позитивное изображени е. Совмещенное изображение участка реки за вторую дату съемки наносится на планшет тушью другого цвета. Не рекомендуется на од и н планшет наносить более трех изображений.

После наложения изображений выявляется смещение линий обру ш аемы х берегов и изменение контуров растительности на пляжах и островах, выделяются и обозначаются зоны размыва и намыва, оц ени ваются макси мальные значени я смещений (в милли ме трах), определяются истинн ые зн ачения смещен ий (в метрах) с учетом масштаба совмещен ных схем; вычисляются осредн енны е макси мальные скорости смещения (в метрах в год) деление м полученн ого зн ачен ия смещени я (в метрах) на временной и нтерв ал между съемками (в годах).

Поскольку выполне н ные таким образом совмещенные схемы и и х монтаж на участок реки значительн ого протяжени я изготовлен ы н е на жесткой п лановой осн ове, то такие матери алы наз ываются схемами .

Возможно непосредственное наложение позитивного изображения за одну дату съемки на негативное изображение за другую д ату. За счет этого уси ливается изображение измененных участков. Значи тельн ые измен ения на участке можно достаточно точно оценить при ви зуальн ом сравнен ии снимков (при отсутствии п ри боров для совмещения). На старый снимок постепенно н аносится современная бровка, определяется масштаб снимка, и змеряется ма ксимальное смещение и вычи сляется скорость смещения [ 39].

Пример совмещения фотоснимков. Для определения плановых деформаций на участке рек и подобран ы матери алы аэрокосмических съемок разных масштабов, дат и различного качества исполн ения. Фрагмен ты использованных снимков изображены на рис. 5, данные о датах и масштабах съемки приведены в табл. 5.

Таблица 5

Сведе н ия об использованных материалах

№ снимка на рис. 5

Дата съемки

Масштаб материалов

Представлены в виде

Качество печати

1

09.4 8

1:100000

Светокопия фотосхемы

Плохое

02.09.73

1:2 00000

Контактный отпечаток

Удовлетворитель н ое

29.04.75

1:2 00000

То же

То же

6

27.05.75

1:2 5000

«

Хорошее

2

10.09.75

1:5 0000

«

«

4

11.06.76

1: 60000

«

«

7

04.08.77

1: 7000

«

«

3

04.05.78

1:25000

«

«

5

19.07.78

1: 25000

«

«

8

23.05.81

1:15000

«

Плохое

За основу при совмещени и выбран контактный отпечаток хорошего качества съемки 1976 г. (4) с контрастным изображением участка, расположенным в центре кадра. С помощью УТП путем 4* увеличения на планшете подготовлена схема участка в масштабе 1:15000. Совмеще н ие полученной схемы с изображениями со снимков 6 , 2, 7 и 3 не выяви ло изменений на участке, так как за этот период между съемками уров ни Н и расходы воды Q не превышали сред н емакси мальны х значений. По отдельным фрагмен там были выполн ены п роверочные совмещения в масштабе 1:5000. Эти совмещени я подтвердили, что на участке за период 1975-1 978 гг. (до паводка) обрушения берегов н е превышали 5 м (смещение лин ий обруш аемы х берегов менее 1 мм). По наземным наблюдениям, обрушения на участке в этот период состави ли 1,0-3 ,0 м/год. В паводок 1978 г. произошли обрушения бровок берегов до 7 м. Эти данные использованы для построения зависимости на рис. 13.

Рис. 13. Зависимости С и макс = f ( Н ) и Q = f ( H ),
где С и макс - максимальная скорость смещения линии об рушаемого берега, м/год; Н - уровен ь воды, м; Q - расход воды, м/с.

1 - максимальные скорости плановых деформаци й (размывы), м/год; 2 - измере нные расходы.

За период 197 6-1 981 гг. путем совмещения снимков 4 и 8 выя вляются значительные изменения на участке (см. рис. 6). Обрушения, достигающие 60 м, относятся за счет паводка 1980 г., уровни и расходы которого значительно превышают все измерен ные за период н аблюдений.

З н ачительные измен ения за пери од 1948-1 976 гг., используя дан ные об уровн ях по реке-ан алогу, можно отн ести к паводку 1962 г., уровн и которого близки к уровням в паводок 1980 г. Максимальное зн ачение скорости смещен ия бровки берега, осредн енн ое за этот период, составляет 3,5 м/год.

Снимки 1 и 8 дают основ н ые сведения о переформированиях на участке, происшедших за период 1948-1 981 гг. Эти снимки ни зкого качества, совмещен ие с н ими выполнено методом наилучшего совпадения.

В а н ализ включены также материалы космического фотографирован ия, п олученн ые в маловодные 1973 и 1975 гг. (1а и 1б). Совмещение схем, полученн ых с этих снимков, подтверждает отсутстви е измен ени й на участке за эти годы.

Совмеще н ие и визуальн ая оценка выявили отсутствие н амыва пляжей. За 33 года пляжи н е заросли, что ук азы вает на то, что в паводки прои сходит т ран зи т нан осов по всей площади пляжей. Не выявлено и измен ен ий на пойме, т ак как выделен ные кон турные линии на пойме сохран ились н еизмен ными за весь период между съемками .

4.3. Оценка погрешностей совмещения

В основу выполняемых совмещений положена предпосылка о том, что смещение бровок берегов фиксируется определенно только при смещении не менее 1 мм. Точность определения скорост и плановых деформаци й зависит от смещения, которое в свою очередь определяется скоростью плановых деформаций на участке реки, выбором масштаба совмещения, интервалом времени между съемками.

Пр и значительн ых обрушени ях, например 200 м/год, смещение линии обруш аемого берега будет равно 1 см при совмещении в масштабе 1:200 00 и с ин тервалом в 1 год между съемками. При незн ачительн ых обрушениях, например 2,0 м/год, н ужен 10-летний период между съемками и масштаб совмещения 1:2000, чтобы получи ть ту же точн ость определения скорости п лан овых деформаций .

При малом смеще ни и лин ий (контуров) подмываемых берегов, бли зком к 1 мм, погрешн ость при определени и плановых деформаци и будет значи тельн ой. Необходимо напомн ить, что 1 мм при масштабе 1: 2000 составляет 2 м; 1: 10000 - 10 м; 1: 15000 - 15 м и т.д. Ясн о, что при увели чен ии масштаба совмещения (путе м фотоувели чени я, пре дельн о использующего разрешающую способн ость сни мков-негати вов) происходит возрастание значения смещения линий. Увеличивается значение смещения и при привлечении картографи ческих материалов за более ранние даты - этим уд ли няе тся период между съемками . За счет увели чени я зн ачения смещения такими путями резко снижается погрешность при определени и план овых деформаци й.

Погр е шн ости при опреде лении плановых деформаци й могут появи ться и за счет допущенных неточностей при: мон таже фотосхем, и спользовани и малоконтрастных снимков, графическом исполн ении схем, выполнении совмещения сн имков, определении масштаба совмещенных схем.

Неточности мо н тажа фотосхем не повлекут за собой погрешностей при определении план овых деформаций, если совмещение выполняется только по общим частям тех кадров, и з которых смонти рованы фотосхемы. Для уменьшения неточностей совмещения малоконтрастных фотоснимков по ним выполняется предвари тельн ое визуальное дешифрирование. Выделенн ые точки и контуры переносятся на планшет тонкими линиями (тушью), чем сни жаются н еточности графического исполнения. Погрешности графи ческого исполнения возможны при использовании мелкомасштабных сн имков. Например, при использовании снимков масштаба 1:200000 на планшете рисуется схема через У ТП при 4* увеличен ии. Для совмещения со схемой масштаба 1:1 5000 (выбран ный масштаб совмещения) выполн яется вторичное увели чен ие схемы примерно в 3,5 раза. При таком увеличении лини и на схеме приобретают толщину, близкую к 1 мм, а точки имеют площадь. Для снижения погрешности необходимо выполнять совмещение по центрам широких линий и точек.

Рассмотрим погрешности при определении масштаба снимков. Наиболее точно масштаб совмещаемых снимков определяется по картам масштаба не мельче 1:1 00000. Имея данные из дневника полетов о фокусном расстоянии АФА ( f ) и о высоте съемки ( Нс ), можно определить масштаб фотоснимков ( m ) по формул е [ 3, 30, 31]

.                                                               (4.1)

Искажение, возникающее за счет наклона при аэрофотосъе мк е и при изображении рельефа (например, на п ойме) не должно превышать графическую точн ость построения совмещения [ 3]. Покажем это на примере.

Вычислим по формуле возможное смеще н ие Δ B контурных линий (точек) на снимке, если, например, угол наклона снимка α = 2° ; радиус-вектор, определяющий на снимке размеры зоны совмещения r = 70 мм; фокусное расстояние АФА f = 70 мм [ 3]:

Δ B = 2(r3 / f2) s in α .                                                         (4.2)

Подставив в уравнение ( 4.2) числовые значен и я параметров, получим ΔВ = 0,18 мм, т.е. возможное смещение контуров, возникающее за счет наклона при аэрофотосъемке, менее толщин ы графической линии, равной 0,25 мм.

Приняв предельно допустимое смещение линий на снимках за счет изображения рельефа Δ B макс равным 0,25 мм, масштаб совмещения 1/ m = 1/15000, имея АФА с f = 1 00 мм и радиус-вектор на нетрансформированном снимке r = 50 мм, получим предельно допустимое значение сечения горизонталей рельефа поймы или превышения отметок точек рельефа [ 3 ]:

h п макс = [( fm ) / r ] Δ B макс ; h п макс = 7,5 м.                                    (4.3)

На совмещаемых снимках сечение горизо н талей, или разница в высоте между контурными линиями (точками), должно быть меньше значения, полученного по формуле ( 4.3).

4.4. Определение плановых (горизонтальных) деформаций при разных типах руслового процесса

При разных типах руслового процесса определ ени е плановых деформаций имеет свою специфику.

При свободном меа н дри ровани и скорость план овых де формаций зависит от стадии развития излучины. В свою оче редь стадия развития излучины характеризуется углом ее разворота (αр азв). В табл. 6 приводятся значения коэффициен та K и , учитывающего изменение скорости плановых деформаций излучины в зависимости от стадии ее развития [ 39 ].

Табли ц а 6

Рек о мендуемые значе ния коэ ффиц иента K и

αºразв

50

100

120

140-160

180

200

250

K и

0,1

0,5

0,8

1,0

0,8

0,5

0,1

На одной и той ж е стадии раз ви тия излучи ны п лановые деформации различны в маловодные и мн ог ов одны е годы. При низких уровн ях они незн ачительн ы, а при высоких - м огут возрасти на порядок, т.е. за один паводок могут произойти обрушения берегов, превышающие смещение берегов за весь период между съемками. Путем последовательного совмещения снимков выявляются размеры плановых деформаций при разных уровнях (расходах), выделяются уровн и (расходы), при которых возможны максимальные обрушен ия (см. пример выполненного совмещения).

Прогноз смещений обрушаем ы х берегов можно выполнить по формуле Н.Е. Кондратьева

ΔB б = K и ТСи макс [( h макс - h ср ) / ( h пл - h ср ) ],                                (4.4)

где ΔВб - смещение бровки подмываемого вогнутого берега излучины за расчетный пер и од времени Т лет, м; Си макс - наибольшая в пределах д анной излучины осредн ен ная за пери од скорость смещения бровки вогнутого берега, м/ год; h макс - наибольшая глуб и на русла в расчетном створе, м; h ср - ср е дняя глубина на гребн ях дв ух смежных перекатов, ограничивающих излучину и расположенных и местах переги ба ее средней линии, м; h пл - наибольшая глубина русла в плесе излучины, м [ 33].

На участк е ре ки с десятками излучин, находящи мися на разных стадиях развити я, путем совмещен ия материалов последов ательных съемок определяются Си м ак с д ля каждой излучины. Из полученн ых зн ачени й д ля данного участка определяется осредн енн ое значение и макс. При рассмотрении всего такого участка, а не отдельной излучины, отношение между разностями глубин в формуле ( 4.4) при мерно равно еди нице. Коэффициент K и , характеризующий стади и развития излучин, также определяется по н ескольким излучи нам, а затем вычисляется ее среднее значение. На морфологически однородном участке реки можно опреде лить период полного развития излучины

.                                                     (4.5)

При определении Си ма к с необходимо использовать материалы с достаточным интервалом между съемками, охватывающим годы с наводками редкой повторяемости, чтобы в расчет были включены з н ачени я обрушения берегов за время этих паводков.

Намыв (зарастание) пляжей следует за обрушаем ы м берегом, и осреднен ная за продолжительный период скорость деформаций размыва и намыва оценивается обычно одними и теми же цифрами.

По снимкам выявляются также изменения на поймах, про и сходящие при образовании прорв в береговых валах или за счет поступления грунтов со склонов.

При незавершенном м еан дрировании излучины спрямляются, не достигая последних стадий развития. На какой-то стадии развития излучины появляется и начинает развиваться спрямляющий проток. По материалам последовательных съемок выявл яется развитие спрямляющего протока от его появлен ия до перехода в него всего меженного расхода. Этот переход бывает приурочен к годам с паводками редкой повторяемости, когда заносится вход в спрямленную излучину и разрабатывается, увели чивая свои размеры, спрямляющий проток. При последовательн ом совмещении снимков выявляется время прекращени я размыва берегов в спрямленной излучине и зарастание ее пляжа до уреза.

При пойменной м н огорукавн ости плановые деформации определяются путем совмещения сн имков по всем протокам (рукавам) в отдельности.

При склоновой м н огорукавн ости путем совмещен ия выявляется перестройка рукавов, плановые деформации определяются отдельно для каждого рукава. Для совмещения и спользуются крупномасштабные материалы весенних и летних съемок с наи большими контрастами между руслом и поймой. Материалы осен них съемок, во избежание ошибок, для совмещения использовать не рекомен дуется.

При ограничен н ом меан дри ровании прои сходит постепенн ая переработка пойменного массива в пределах пояса меан дри рования, т.е. размывается берег в верховой части излучины и зарастает пляж в низовой части. Время переработки пойменного массива при неизменной ширине долины определяется по формуле

Т п.м = λи / Си,                                                        (4.6)

где λи - шаг излучины, измеренный по снимку; Си - скорость размыва, определенная после совмещения снимков последовательных съемок с достаточным временным интервалом между ними, охватывающим маловодные и многоводные годы [ 39].

При переме н ной ширине долины происходит перестройка и злучин и соответственно изменяется скорость их сползания.

При побоч н евом типе руслового процесса отсутствуют плановые деформации берегов. Путем совмещения снимков последовательных съемок, выполненных в низкую межень, определяется перемещение в русле побочней за период между съемками. При определении смещения берется расстояние между наиболее высокими частями (гребнями) побочней. На снимках это чаще всего наиболее светлые (сухие) части побочней.

При ле н точно-грядовом типе также отсутствуют плановые деформации берегов. Гребни ленточных гряд, заполняющи х русло, с рабатываются в межень, поэтому перемещение их не фикси руе тся на с ни мках. Скорость перемещения ленточных гряд можн о вы явить только при н аземных и змерен иях.

Пр и русловой мн ог орук авн ости совмещением матери алов последовательных съемок выявляются размеры обрушений берегов, перемещение островов. При достаточно большом интервале между съемками устанавливается зарастание осередк ов, превращени е их в острова, обн аруживается смена основного (главного) рукава. К участкам главного рукава приурочены наибольшие значен ия деформаций размыва. В распластанном русле выявляется зон а н амыва, где по изменению тона изображения на сн имках в ыде ляются стади и зарастания островов.

При гор н ой русловой мн огорукавн ости также выявляется обрушени е поименн ых берегов, перемещени е островов и осередков. Де формаци и протекают зн ачи тельно быстрее, чем при других типах руслового процесса, поэтому совмещаются материалы последовательных съемок с малым интервалом времени между ними.

Следует и меть в виду, что на гребнях осередков, высота которых совпадает с высотой поймы, начинает свой рост пойменная древесная растительность. Для определения плановых деформац ий рекомендуется использовать материалы весенних и летних съемок, поскольку на снимках осенних съемок в низкую межень и счезают контрасты между руслом и поймой.

Пр и наледн ой мн огорук авн ости в пределах н аледн ой поляны прои сходит аккумуляци я н аносов. Рисунок многорукавного русла неустойчи в в плане, так как наледь в разные годы по-разному направля ет главное русло. На участках, где русло подходит к коренному берегу, наблюдается размыв, в распластанн ом русле перемещаются острова. Уси лению размыва способствуют: оттаивание в течени е лета ледог рунтовы х бугров; выпахивани е грунтовых валов при п одвижках н аледи; оседание грунтов, выносимых весенни м потоком на поверхность наледи. Наиболее крупные частицы грунта оседают в верховой части наледной поляны, в низовой части оседают более мелкие. По аэрокосми чески м материалам за многолетний пери од выявляется устойчивость положения в п лан е зон размыва и н амыва. По расположению зон намыва и размыва определяется миграция наледи влево или вправо, вверх или вн из по наледной поляне, так как расположение этих зон в первую очере дь зави си т от местоположени я наледи и ее толщин ы.

Русловой процесс и процессы, связанные с проявлением многолетней мерзлоты - наледью , тесно переплетены.

Сетчатый (яче и стый) рисунок наледной мн огорукавности на больших н аледны х полянах, возможно, связан с полигональной системой ледяных жил, образующихся при морозобойн ом растрески вани и и оттаи вающи х во время паводка. Образовавшиеся после п ротаивани я ледян ых жи л протоки прорезают острова, берега их сразу после образования покрыты растительностью, в них отсутствуют вну трирусловы е образования - осередки и пляжи.

В зонах намыва, где идет интенсивное зарастание осередко в карликовой растительностью, образование островов часто связано с процессами выпучиван ия - о бразованием под почвенным покровом ледяных линз.

При определении плановых деформаций, особенно для выявления зоны намыва, необходимо использовать снимки за и юль- август, когда в основном закончены процессы оттаи вания наледи и вся растительность на островах проявляется на снимках (серый, темн о-серый тон изображения в сравнении с белым и светло-серым изображением незарастающих осередков).

При вынужденном меандрирован ии выполняется совмещение материалов меженных съемок на участках с зачаточными пли остаточными поймами.

Процессы заболачивания, связанные с и счезновением открытой водной поверхности на реках (долины-мари), довольно длительны, и их динамику современные аэрокосмические материалы чаще всего не охватывают. Произошедшие изменения восстан авливаются по логическим признакам и с помощью материалов наземных обследований.

В распластанных руслах горных рек, по которым периодически проходят сели, на крупномасштабных с н имках (особенно спек трозональны х) проявляется многорук авн ость - выделяются рукава и осередк и. Для выявления происходящих и зменений совмещаются крупномасштабн ые материалы с малым периодом между съемками.

5. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ АЭРОКОСМИЧЕСКИХ СЪЕМОК С ЦЕЛЬЮ АНАЛИЗА РУСЛОВОГО ПРОЦЕССА

5.1. Восстановление истории развития котловин, долин, пойм и русел

Аэрокосмические фотоснимки разных масштабов за разные даты съемок представляют собой материал, необходимый для восстановления истории развития котловин, долин, пойм, русел и излучин (по рельефу пойм) [ 1, 23, 42, 43 ]. Одновременно при анализе необходимо использовать материалы аэровизуальных и наземных обследований, а также публикации в смежных облас тях науки.

По аэрокосмическим снимкам масштабов от 1:1 000000 и к рупнее просматривается строение днищ котловин и долин, выделяются границы рыхлых отложений различного происхождения, вы являются границы поймы, обнаруживается современная перестрой ка речной сети. При анализе материалов аэрокосмических съе мо к на участках рек значительного протяжения дешифрируются оставленн ые реками участки долин, прослеживается смена русе л на ус тьевых участках притоков и одновременное спрямление многих и злучи н. Выявление произошедших изменений в доли нах и на поймах по прямым и косвенным деши фровочны м признакам показано на при мере рек в котловинах Байкальского типа.

Рис. 14. Следы катастрофических явлений.

а - учас т ок старой д оли ны, оставленной рекой ; днище долины заболочено, сп ланировано, при поднято над соврем енн ой п ойм ой; б - современное русло, пой ма, долина.

Котловины Ба й кальского типа - это вытянутые межгорные пони жен ия, днищ а которых заполнен ы рыхлыми отложениями ра зличного прои схожден ия. Накоплен ие в межгорных впадинах пе сков, похожих на озерные, связано с образованием подпорных водоемов на участках рек после вертикальн ых тектони ческих подвижек , обвалов, осыпей, оползней [ 33]. При анализе аэрокосмически х матери алов выявляется множество признаков, подтверждающ их, что в разное время и по разным причи нам п раводоемы были спущены. При быстром спуске воды происходил смыв и ни зовой части водое ма. У большинства водоемов выявляются п ри зн аки постепенного опорожнения по мере заполнен ия нан осами до отме тки п орога. Вслед за спуском воды из правод оема ранее пере гороженная река прокладывала русло и формировала п ойму в толщ е ры хлы х (подвижн ых) отложений. По рисун ку русла, по н аличию и строени ю поймы качестве нн о можно оцени ть разн овременн ость опорожнени я п равод оемов. Сравнительно н едавн о при резком исчезновен ии преграды спущены воды из водое ма в ве рховьях р. Муяк ан . Современное русло р. М уякан врезается в толщу сохранившихся рыхлых отложений, пойма еще формируется. В Верхнеангарско й и Баунтов ской котловинах от праводоемов сохраняются озера-останцы в наиболее глубоководн ых или тупиковых участках, куда менее всего поступали выноси мые реками н аносы. По вы положенны м, выровненным днищам котлови н реки Верхняя А нгара и Ципа проложи ли свободно меан дрирую щи е русла, сформировали низкие, затапливаемые в паводок поймы. Процесс заполнения спланированных днищ котловин рыхлыми отложениями продолжается.

Верхнем уй ская котловина опорожнена сравнительно давно, рыхлые отложени я н е спланированы. В современный период процессы стеснения поймы и русла грунтами, спускающимися со склонов, протекают значительн о интенсивнее, чем деятельность потока (см. рис. 11и).

Муйско- К уан динск ая котловина заполнена разновысокими рыхлыми отложениями. В средней части котловины толща песчаных отложений переработана водами р. Витима. Здесь образовались многорукавное русло и широкая пойма, неоднократно менявшие свое положение на спланированной части днища котловины. Притоки р. Витима - Муя и К уанда - прорезали толщу рыхлых отложени й, создав достаточно широкие поймы.

Наличие толщи рыхлых отложений в районе с повышенной сейсмичностью является одной и з причин современных перестроек реч ной сети, выявленн ых по аэрокосмическим материалам. Оставленные участки долин выявлены у рек Мудирикан, К уанды , Чары (см. рис. 2е и 14). По снимкам средних масштабов обнаружено одновременное спрямление всех или большинства излучин в пределах котловины. Например, неоднократно прокладывала новое русло р. Муякан в пределах всей котловины. Подобная смена положения русла выявлена на реках Муе, Ци пе, Верхней Ангаре, Амгуни и др.

В котловинах Байкальского т и па выделена характерная смена положени я русел на Устьевых участках притоков. Например, р. Средний Сакукан с периодичностью 300- 500 лет меняет русло на устьевом участке. Следы его древних русел, по размерам изл учин близких к современным, просматри ваются на снимк ах вдоль левобережного склона Верхн ечарск ой котловины.

Рис. 15. Врезан н ые излучины в районе с ин тенсивным подняти ем земной коры.

Р. О лонг ро (слева на ри с.) - в идны уча стки свободно м еан дри рующег о русла в пределах древ него русла. Путем сравне ния сов ре менных и древн их (врезанных) излучи н можно оценить изменени е стока воды.

По аэрокосмическим матер и алам средних масш табов выделяются (ок онт урив аю тс я) участки с ин тенсивным поднятием земн ой коры по наличию врезанных и злучин. Форма «свободно меанд рирующи х» на разных стади ях развития излучи н сохраняется на участках правобережн ых при токов р. Зеи (от р. М ульмуган до р. Ун ахи) (рис. 15). Здесь же выявляется изменени е стока почти на п орядок. Современ ные доли ны сохраняют и звили стость древних русел.

5.2. Оценка влияния антропогенного воздействия на русловой процесс

Пр и антропогенном воздействии происходит нарушение естественных процессов на водоразделах, на склонах долин, на поймах и в руслах рек [ 8, 23]. Происходящая перестройка приводит к измен ени ю одного или всех показателей руслоформирующи х факторов, влечет за собой изменение типа руслового процесса. Последовательн ые фотосъемки дают возможность получить динами ку этих измен ений при ан тропогенном воздействии и составить прогноз на будущее [ 45, 46].

1. Стро и тельство ГЭС, создание больш их водохранилищ уничтожает на значи тельном протяжении русло, пойму, а иногда и надпойменные террасы. По форме водохранилищ, которые просматри ваются на ТВ-снимках, можно судить о типе руслового процесса на участке реки до строительства ГЭС (см. рис. 1з , и). С помощью аэрокосмических материалов выявляется перестройка русла и поймы в зоне переменного подпора.

2. Знач и тельные изменения, выявляемые по аэрокосмическим матери алам, прои сходят в долинах, на поймах и в руслах рек после пожаров и вырубок, случавши хся в разное время, разной интен сивности и разли чн ых по охвату терри тори й (см. рис. 11а, б). Наи более сильное влияние их па русловой процесс выявлен о по материалам аэрокосмических фотосъемок в зоне многолетней мерзлоты (зона БАМ): в Верхнеангарской, М уйско-К уан дин ской и Верхнечарской котловинах, в левобережной части бассейна р. Зеи и бассейн е р. Амг уни .

В зоне ETC после у н ичтожени я древесной растительности выполн ялась распашка склонов доли н; наблюдаются выносы грунтов на поймы, особенно малых рек, стеснение и даже исчезновени е пойм, поднятие их отметок, планировка и распашка. На сн имках, полученных в паводок, на участках бывших пойм проявляе тся ри сунок стари ц и проток. Квадраты вырубок и сельскохозя йствен ных угоди й, темные пятна свежих пожарищ видны даже на мелкомасштабных снимках (см. рис. 11б).

В зоне с многолетней мерзлотой при освоении пойм уничтожается растительный покров, нарушается почвенный покров, что в свою очередь сразу выявляется на снимках последовательных съемок по появлению осветленных пятен [ 34, 52]. На этих участках возможно морозобойное растрескивание грунтов, а также в ы таи вани е погребенных полигонально-жильных льдов, затем последующая планировка и общее понижение поймы.

3. При просмотре снимков выявляются последствия строительства на склонах и на поймах различных сооружений, в частности дамб и насыпей (см. рис. 3). Дамбы наглухо перегораживают поймы, сосредоточивают потоки под мостовыми переходами. На снимках выявляются участки выше дамб, с выровненными и заболоченными поймами, прорвы вдоль дамб. На участках ниже дамб (мостовых переходов) выявляется врезка русла, что в первую очередь выражается на снимках в ускоренном зарастании пляжей до урезов, повиса н ии устьев проток, в отн осительном поднятии пойм.

4. Массовые выемки грунта из русел и с пойм приводят к необратимым изменениям на участках рек, к понижению отметок дна, понижению уровней воды, но в свою очередь сокращают размывы обрушиваемых берегов, что выявлено при совмещении снимков последовательных съемок на р. Г и люе. Выполненные недавно карьеры в руслах и на поймах легко дешифрируются на крупномасштабных снимках (см. рис. 14е , ж, з ).

5. После добычи полезных ископаемых в руслах, особенно после работы драг, за значительный период между последовательными съемками (около 40 лет) измененные русла и поймы исследованных малых рек не восстанавливали свой естественный вид.

6. Значительную перестройку внутри русла можно обнаруж и ть по снимкам участков рек с оставленными опорами разрушенных сооружений, топляками после молевого сплава леса и др. Изменения в русле, на пойме, на склонах выявляются по последовательным съемкам, а причины, вызвавшие их, - при наземных обследованиях.

5.3. Использование аэрокосмической информации при наземных обследованиях рек

При проведении назем н ого обследован ия (морфологической съемки) в качестве осн овы можно использовать материалы аэрокосмических фотосъе мок. При рекогн осцировочн ом обследовани и значительного по протяженности участка реки производится подбор контактных отпечатков вдоль всего маршрута в масштабах 1:200 00-1:600 00. Параллельно при обследовании используются схемы участка реки, представленные на планшетах или на кальке и вы копи рованны е с фотосхемы. Снимки обеспечивают близкую к инструментальной привязку точек и линий на местности, по кот орой проводятся следующие работы: визуальн ое или полуин струмент альное определение высоты (от уреза) всех морфологи чески х образований; выделение зон намыва и размыва с определени ем размеров плановых деформаций (одновременно дается послойн ое описание вскрытых грунтов и фотографи руется участок обрушени й); отбор фотопроб донных наносов на пляжах, осередк ах; измерен ие по поперечни кам глубин; определение скорости течен ия и размеров пе рекошенных ленточных гряд; точечные измере ния в русле, на бере гах, на пойме и др. [ 23, 38, 39]. Одн овре менн о с указанными работами ведется: картирование растительного покрова на берегах, пойме и склонах; окон тури вани е участков пожарищ и уси ленного антропогенного воздействия; выявлени е способности растительного покрова к восстановлению; обозн ачение участков эрозионной опасности. В дневнике дается подробн ое оп исани е всех наблюдений, включая мелкие детали, которые при камеральном дешифри ровании могут послужить ключом к выявлению региональных особенностей. На основе фотосхем с одновременным использованием полученных при обследовании материалов и данных с топографических карт составляются гидроморфологи чески е схемы, представляемые в схемати чн ом план овом и зображении и в виде совмещенных графиков по длине и зучаемого участка реки (см. рис. 7, 8).

При детальном изучении участка реки небольшого протяжения и сп ользуются фотопланы, уточненные фотосхемы в масштабах 1:2 000-1:1 0000 и вы копи ровки (схемы) с них. Фотоплан и выкопи ровки могут быть использован ы в качестве планшетов при инструментальной съемке. При выполнении промеров в русле без и нструментальной привязки по фотоплану определяются и на не го (или на схему) наносятся створы. Равномерное расположени е точек с промерами вдоль створа обеспечивается п оддержани ем постоян ной скорости движения лодки и измерениями глуби ны через определенные (равные) промежутки времени. По фотоплану определяется местоположение точек и лин ий с и змерени ями в русле и на берегу. Фотопланы (уточненные фотосхемы) являются основой для будущих измерений на участке ре ки . В настоящее время, есть необходимость в создании основ-фотопланов на участках многих рек, где ведутся постоянные наблюдени я за русловым процессом.

Список литературы

1. Альтер С.П. Ландшафтный метод дешифрирова н ия аэрофотоснимков. - М .; Л: Наука, 1966. - 8 8 с.

2. Берко в ич К.М ., Кирик О.М., Сваткова Т.Г., Чалов Р.С. Карта «Русловые процессы н а реках СССР для высшей школы и методи ка се составления». - М.: Вестн ик МГУ, 1982, вып. 5, с. 10-1 6.

3. Бобир Н.Я ., Лобанов А.Н., Федорук Г.Д. Фотограмметрия. - М.: Недра, 1974. - 4 72 с.

4. Богомоло в Л.А. Дешифрирование аэроснимко в. - М.: Недра, 1976. - 146 с.

5. Бр ю ханов А.В., Господи н ов Г.В., Книжников Ю .Ф. Аэрокосмические методы в географически х исследовани ях. - М.: И зд-во МГУ, 1982. - 2 32 с.

6. Виноградов Б.В., Кондратьев К.Я. Космические методы землеведе н ия. - Л.: Гидрометеои здат, 1971. - 192 с.

7. Виноградов Б.В. Космическ и е методы изучен ия природной среды. - М.: Мысль, 1976. - 2 86 с.

8. Ви н оградов Б.В. Преобразован н ая земля. - М.: Мысль, 1981. - 296 с.

9. Водные ресурсы рек зоны БАМ / Под ред. А.И. Чеботарева, Б. М. До б роу мова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 272 с .

10. Восток о ва Е.А. Использование аэрокосмических фотосн и мков при гидрогеологических исследованиях в пустынях. - М.: Недра, 1980.

11. Временные методические рекомендации по использованию спут н иковой информации. Оц ен ка затоплений речных пойм. - Л.: Гидрометеоиздат, 1982. - 48 с.

12. Глуш к ов В.М ., Комаров В.Б. При менение радиолокаци онн ой аэросъемки при геолого-географических исследованиях.- Л.: Недра, 1981.- 240 с.

13. Гонин Г.Б. Космическая фотосъемка для изуче н ия природн ых ресурсов. - Л.: Недра, 1980. - 3 20 с.

14. Гравис Г.Ф. Склоновые отложе н ия Якутии (условия н акоп лен ия и промерзан ия, криогенн ое строен ие). - М.: Недра, 1969. - 128 с.

15. Гришанин К.В. Теория руслового процесса . - М.: Тран спорт, 1972. - 2 16 с.

1 6. Дешифрирован ие многозон альн ых аэрок осми чески х сн имков. А ль бом. - М.: Наука, 1982. - 5 2 с.

17. Живичин А.Н ., Соколов В.С. Дешифрирование фотографи ческих изображений. - М.: Недра, 1980. - 254 с.

18. Исследо вания при родной среды с пилотируемых орбитал ьн ых станций / Под ред. К.Я. Кон дратьева. - Л.: Гидрометеоиздат, 1972. - 400 с.

19. К алин ин Г.П., К ур илова Ю.В., Ко лосов П. А . Косми ческие методы в гидрологии. - Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 184 с .

20. Кац Я.Г., Рябухин А.Г., Трофимов Д.М. Косм и ческие методы в геологии. - М.: Изд-во МГУ, 1976. - 2 48 с.

21. Кирик О.М ., Сваткова Т.Г., Чалов Р.С. Изучени е русловых п роцессов на примере Вилюя. - В кн.: Космическая съемка и тематическое к артографирование. М., 1980, с. 113-1 18.

22. Ко м аров В.Б ., Старостин В.А., Наявро Б.П. Ради олокацио нн ая аэросъемка и ее значени е в комплексе аэро- и космически х методов геологических исследований. - В кн.: Исследования природной среды космическими средствами. Геологи я и морфология. - М., 1973.

23. К ондра тьев Н.Е., По пов И.В., Снищенко Б.Ф. Основы гидроморфологической теории руслового процесса . - Л.: Ги дрометеои здат, 1982. - 2 72 с.

24. Копалиани З.Д., Ромашин В.В. Проблемы русловой ди н амики горных рек. - Труды Г ГИ , 1970, вып. 183, с. 81-9 8.

25. Копалиани З.Д., Цхададзе В.С. Типы речных русел Запад н ой Грузии. - Труды ГГИ, 1972, вып. 195, с. 20-3 2.

26. Кудрицкий Д.М ., Попов И.В., Романова Е. А. Осн овы гидрографического дешифрирования аэроснимков. - Л.: Гидрометеоиздат, 1956. - 3 44 с.

27. К уч ко Л.С. А эрофототопография. - М.: Наука, 1974. - 2 72 с.

28. Лобанов А.Н. Аэрофотография . - М.: Недра, 1978. - 276 с.

29. Маккавеев Н.И. Русло реки и эрозия в ее бассей н е. - М.: И зд-во АН СССР, 1955. - 3 46 с.

30. Метод и чески е указан ия управлени ям Гидроме тслуж бы № 72. Определен ие поверхностн ых скоростей течени я (расходов воды) рек с помощью аэрофотосъемки и фотосъемки с бе рега. - Л.: Гидрометеоиздат, 1966. - 112 с.

31. Методические рекоме н дац ии по измерен ию расходов воды рек аэроме тод ами. - Л.: Гидромете ои здат, 1974. - 134 с.

32. Нефедов К.Е ., Попова Г.А . Деши фри ровани е грун тов ых вод по аэрофотосни мкам. - Л.: Ги дрометеои здат , 1969. - 180 с.

33. Ол ю нин В.Н. Происхожден и е рельефа возрожденных гор. - М.: Наука, 1 978.

34. Оспенников Е.Н., Труш Н.И ., Чижов А.Б., Чижова Н.И. Экз оген ны е геологически е проц ессы и я вления. Южная Якутия. - М.: Изд-во МГУ, 1980. - 228 с.

35. Пи нь ков ский С.И. Типы речных русел Северо-Востока СССР и полуострова Камчатка . - Труды ГГИ, 1966, вып. 120, с. 55-9 7.

36. Попо в И.В. Аэрофотосъемка и изучение вод суши . - Л.: Гидрометеоиздат, 1960. - 188 с.

37. Прокачева В.Г., Снищенко Д.В., Усачев В.Ф. Дистанц и онные методы ги дрологического изучения зон ы БАМа. - Л.: Гидрометеои здат, 1982. - 224 с.

38. Реком ен дации по учету руслового процесса при проектировании ЛЭП. - Л.: Гидрометеои здат, 1973.

39. Рекоме н дации по размещен ию и проектиров анию рассеивающи х выпусков с точн ых вод. - М.: Ст ройи здат, 1981. - 224 с.

40. Рекомендац ии по учету деформаци й речн ых русел при проектирован ии и нженерн ых сооружен ий на ре ках зон ы Байкало-Амурской железн одорожн ой магистрали. - Л.: Гидрометеоиздат, 1983. - 72 с.

41. Симонов Ю. Г. Региональный геоморфологический а н ализ. - М.: Изд-во МГУ, 1972. - 2 50 с.

42. Смирнов Л.Е. Теоретические основы и методы географического деш и фрирования аэросн имков. - Л.: Изд-во ЛГУ, 1967. - 214 с.

43. Смирнов Л.Е. Аэрокосмические методы географ и ческих исследований. - Л.: Изд-во ЛГУ, 1975.

44. Снищенко Б.Ф. Типы руслового процесса и их возникновение . - Труды ГГИ, 1980, вып. 263, с. 4-4 0.

45. Снищенко Б.Ф. Русловой процесс на урбанизированных участках рек . - В кн.: Гидрологические аспекты урбанизации. М., 1978, с. 51-6 0.

46. Снищенко Д.В. Использование аэрокосмической информац и и для п рогноза руслового процесса на обширных терри тори ях. - В кн.: Доклады X I I Конфере н ци и Придун ай ских стран по гидрологическим прогнозам. Братислава, 1984, т. 4-7 .

47. Снищенко Д.В. Опыт и спользования материалов аэрофотосъемки для оценки руслового процесса рек зоны БАМ. - Труды ГГИ, вып. 276, 1980, с. 100-1 07.

48. Снищенко Д. В. Возмож н ости и спользован ия те лев изионных сни мков с ИСЗ «Метеор» для оценки ти пов руслового процесса. - Труды ГГИ , вып. 299, 1984, с. 55-5 9.

49. Снищенко Д.В. Н ал едн ая мн огорукавн ость к ак характе рный ти п руслового процесса на рек ах зон ы БА М. - Труды ГГИ, вы п. 299, 1 984, с. 59-63.

50. Толстихин О.Н. Наледи и подзем н ые воды С еверо-Востока СССР. - Новосиби рск: Наука, 1 974, - 1 64 с.

51. Хайдаров Р. М . Дин ами ка дельты реки Или. - Труды ГГИ , в ып. 160, 1 968, с. 180-2 21.

52. Хут орц ев И.И. Влиян и е конц ен трированных руб ок леса на эрозию горно-лесных почв. - В кн.: Эрозия почв в Бурятской А ССР и органи зация борьбы с ней. - Улан-Удэ, 1964, с. 201-2 10.

53. Шилин Б.В. Тепловая аэрофотосъ е мка при и зучен ии при родн ых ресурсов. - Л.: Гидрометеои здат, 1980. - 248 с.

54. Ш ум ков И.Г. Реч н ая аэрогидрометрия. - Л.: Ги дром етеои здат, 1982. - 2 08 с.

55. Чалов Р.С. Географические и сследования русловых проц ессов. М.: И зд-в о МГУ, 1979. - 2 32 с.

56. Чернов А.В. Геоморфология пойм равнинных рек . - М.: Изд-во МГУ, 1983. - 198 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие . 1

1. Характеристика аэрокосмической информации . 2

2. Комплексное использование материалов аэрокосмических съемок, картографических данных и результатов наземных наблюдений . 14

3. Опознание (дешифрирование) типов руслового процесса по аэрокосмическим снимкам .. 22

3.1. Общие сведения о дешифрировании . 22

3.2. Дешифрирование типов руслового процесса . 24

4. Использование материалов аэрокосмических съемок при определении плановых деформаций русел и пойм рек . 39

4.1. Основные положения и требования к исходным материалам .. 39

4.2. Общая методика совмещения снимков . 39

4.3. Оценка погрешностей совмещения . 42

4.4. Определение плановых (горизонтальных) деформаций при разных типах руслового процесса . 43

5. Дополнительные возможности использования материалов аэрокосмических съемок с целью анализа руслового процесса . 46

5.1. Восстановление истории развития котловин, долин, пойм и русел . 46

5.2. Оценка влияния антропогенного воздействия на русловой процесс . 49

5.3. Использование аэрокосмической информации при наземных обследованиях рек . 50

Список литературы .. 50

Еще бесплатно скачать

Рейтинг:
  • Итоги рейтинга 2.00/5
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
2.0/5 (1 голос)

Данную страницу никто не комментировал. Вы можете стать первым.

Ваше имя:
Ваша почта:

RSS
Комментарий:
Введите символы: *
captcha
Обновить