Description:

_'В. И. Кравцова', 'Учебное пособие', 'Космические методы исследования почв', 'Рекомендовано Учебно-Методическим Объединением по классическому университетскому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по географическим специальностям', 'АСПЕНТ ПРЕСС', 'Москва 2005', 'УДК 631.4(075.8) ББК 40.3в641я73 К 78', 'Рецензенты:', 'доктор геолого-минералогических наук, профессор В. Д. Скарятин кандидат географических наук, доцент И. П. Гаврилова', 'Кравцова Валентина Ивановна К 78 Космические методы исследования почв: Учеб. пособие для студентов вузов В. И. Кравцова. — М.: Аспект Пресс, 2005. — 190 с , 8 с. цв. вкл.', 'ISBN 5-7567-0367-5', 'Учебное пособие по курсу «Космические методы исследования почв» характеризует современный фонд космических снимков и применение космических методов в исследованиях почв. Рассмотрены дешифрирование снимков при изучении и картографировании почвенного покрова и его структуры, оценка по космическим снимкам динамических свойств почв (гумусности, влажности, засоления, эродированности), а также применение космических снимков в различных областях исследований Земли. Книга предназначена для студентов-географов по специальности «География почв и геохимия ландшафтов», студентов почвенных факультетов университетов и сельскохозяйственных вузов, а также может служить пособием магистрантам и аспирантам географических и геоэкологических специальностей.', 'ISBN 5-7567-0367-5', 'УДК 631.4(075.8) ББК 40.3в641я73', '© ЗАО Издательство «Аспект Пресс», 2005', 'Все учебники издательства «Аспект Пресс» на сайте www.aspectpress.ru', 'Введение', 'За полувековой период со времени запуска первых искусственных спутников Земли космические исследования заняли первое место в изучении нашей планеты, а космические снимки представляют теперь важнейший материал для наблюдения за состоянием и изменениями природной среды и для их картографирования.', 'Почвенный покров, по большей части скрытый растительностью, изучать по космическим снимкам сложнее, чем другие компоненты ландшафта. Тем важнее освоить непростые приемы его дешифрирования, главным образом индикационного, уметь выбирать в огромном потоке материалов спутниковых съемок оптимальные для решения почвенных и ландшафтно-геохимических задач снимки, уметь обрабатывать их на современном уровне геoinформационных технологий.', 'Курсы по космическим методам исследований почв как профессорский курс «Дешифрирование почв и ландшафтов» в различных вариантах ставились на кафедре географии почв и геохимии ландшафтов с 1993 г., но специального учебного пособия по ним не было. В новой постановке курс «Космические методы исследований почв» ставит главной задачей ознакомление с современным обширным разнообразным фондом космических снимков и методами их использования в почвенных исследованиях, главным образом дешифрирования, прямого и индикационного; освоение методов и знакомство с особенностями дешифрирования почв различных природных зон при применении снимков разных типов. Курс знакомит с возможностями изучения по материалам космической съемки динамических свойств почв, в том числе таких неблагоприятных, как потери гумуса, засоление, эродированность, а также с использованием снимков в различных областях географических исследований.', 'Настоящее пособие представляет собой первую часть, охватывающую основные методологические вопросы, рассматриваемые на опыте визуального дешифрирования. Курс сопровождается компьютерным практикумом по автоматизированной обработке космических снимков в исследованиях почв; методическое руководство по компьютерному практикуму составит вторую часть пособия, которая должна быть подготовлена в 2005 г.', 'Постановка курса и подготовка пособия обеспечены совместными усилиями кафедры геохимии ландшафтов и географии почв, инициировавшей их разработку, и лаборатории аэрокосмических методов кафедры картографии и геоинформатики, на базе которой он поставлен с учетом многолетнего коллективного опыта космических исследований и с использованием уникальной фототеки космических снимков и специально созданного дешифровочного компьютерного класса.', 'Автор выражает глубокую благодарность заведующему кафедрой геохимии ландшафтов и географии почв, декану географического факультета члену-корреспонденту РАН Н. С. Касимову за инициативу в постановке курса и поддержку в издании пособия, а также заведующему кафедрой картографии и геоинформатики профессору А. М. Берлянту за содействие в издании книги, заведующему лабораторией аэрокосмических методов профессору Ю. Ф. Книжникову за консультации по фундаментальным основам аэрокосмического зондирования и помощь в организации компьютерного практикума, доценту кафедры географии почв и геохимии ландшафтов И. П. Гавриловой за конструктивные замечания при подготовке рукописи.', 'Работа выполнена в рамках Программы поддержки ведущих научных школ России (грант 1217.2003.5) и Университеты России (УР.08.03.049).', 'Часть I', 'ФОНД КОСМИЧЕСКИХ СНИМКОВ', 'О ФИЗИЧЕСКИХ ОСНОВАХ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ', 'Аэрокосмические методы позволяют исследовать объекты земной поверхности без непосредственного контакта с ними на расстоянии. Такие исследования называются дистанционными. Они основываются на регистрации излучения, идущего от Земли — ее собственного излучения, отраженных солнечных лучей или отраженного искусственного облучения земной поверхности (радиоволнового, лазерного). В результате получают снимок — двумерное изображение, представляющее наиболее универсальную форму регистрации излучения, несущего географическую информацию об исследуемых объектах. Общая физическая основа аэрокосмических методов — функциональная зависимость между регистрируемыми снимком параметрами излучения объекта и его характеристиками, включая пространственно-временное состояние.', 'Большинство современных аэрокосмических методов используют участок спектра электромагнитных волн длиной от 0,3 мкм до 3 м — от ультрафиолетовых до ультракоротких радиоволн (рис. 1.1).', 'Участок оптических волн (0,001-1000 мкм) включает ультрафиолетовый (0,001-0,4 мкм), видимый (0,4—0,75 мкм) и инфракрасный (0,75—1000 мкм) диапазоны. Видимый диапазон, в котором глаз способен выделять цветовые различия, делят на цветовые зоны — фиолетовую (0,38-0,45 мкм), синюю (0,45-0,48), голубую (0,48-0,50), зеленую (0,50-0,56), желтую (0,56-0,59), оранжевую (0,59-0,62), красную (0,62-0,75). Диапазон инфракрасного излучения подразделяют на ближний (0,75—1,3 мкм), средний (1,3—3 мкм) и дальний (тепловой) инфракрасный (3-1000 мкм ) (рис. 1.2).', 'Основная энергия солнечного излучения приходится на длины волн 0,3-3 мкм, то есть до границы между средним и тепловым инфракрасными диапазонами (этот участок спектра называют также световым), а в тепловом инфракрасном преобладает собственное излучение Земли. В участке спектра, включающем ультракороткие радиоволны (1—10 000 мм), миллиметровые, сантиметровые и дециметровые волны выделяют в сверхвысокочастотный (СВЧ) диапазон, который в иностранной литературе называют микроволновым. Участки этого диапазона, в которых работает раздельная радиоэлектронная аппаратура спутников, обозначают латинскими буквами (например, около 3 см — Х-диапазон, 5,6 см — С-диапазон, 23 см — L-диапазон).', 'Съемка при космических исследованиях ведется через толщу атмосферы, которая поглощает часть лучей. Это поглощение избирательное, зависит от длины волны излучения. Съемку выполняют, используя только те участки спектра, где электромагнитное излучение не поглощается, в так называемых «окнах прозрачности» атмосферы (см. рис. 1.2). Большое «окно прозрачности» (0,4-1,3 мкм) приходится на видимый и ближний инфракрасный диапазоны. В тепловом инфракрасном имеется несколько окон, наиболее часто используется окно 10-12 мкм, куда приходится и максимум теплового излучения Земли. Для лучей радиодиапазона атмосфера наиболее прозрачна.', 'Атмосфера не только поглощает, но и рассеивает излучение, особенно в коротковолновой части видимого диапазона. Атмосферная дымка искажает цвет объектов при съемке на цветную пленку, повышает яркость изображения и снижает контрасты в коротковолновых зонах — синей, голубой, что приходится учитывать при обработке снимков.', 'Рис. 1.2. «Окна прозрачности» атмосферы и съемочные диапазоны', 'Приемники излучения, чувствительные к лучам разных спектральных диапазонов, дают информацию о различных характеристиках объектов. Наиболее широко используемые приемники отраженного солнечного излучения регистрируют его разную интенсивность в зависимости от спектральной отражательной способности исследуемых объектов, и в связи с этим мы получаем разное изображение этих объектов на снимках.', '§2', 'СПЕКТРАЛЬНАЯ ОТРАЖАТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ ПОЧВ И ДРУГИХ ПРИРОДНЫХ ОБЪЕКТОВ', 'Поскольку дистанционное изучение почв основано на регистрации отраженного ими солнечного излучения, важно знать их отражательную способность. Из характеристик отражательной способности — интегральных и спектральных альбедо, яркости, индикатрисы отражения — наибольшее значение имеет спектральная яркость.', 'Понятие о спектральной яркости. Яркость объектов земной поверхности в разных спектральных зонах неодинакова и характеризуется коэффициентом спектральной яркости гЛ. Коэффициент спектральной яркости почвы представляет собой отношение величины отражения почвенного образца и идеальной поверхности, отражающей 100% света всех длин волн (эталона). Он определяется по формуле:', 'где Вк и Вок — спектральные яркости объекта и эталона. В качестве эталона применяют материалы с хорошо известными и стабильными во времени оптическими характеристиками (гипсовые пластины, молочные стекла), которые освещаются солнцем или встроены в спектрометры калиброванными источниками света.', 'Значения коэффициентов спектральной яркости для различных длин волн представляют в виде графика — кривой спектральной яркости. По его'_' Ключевые слова: тип, разы, многозональный, каштановый почва, карта, участок, орбитальный станция, орлов, снимка, сканерный, почвенный, тип тундр, развитие, ближний, яркость, спектральный диапазон, охват, система, вид, инфракрасный зона, полоса, пилотируемый корабль, обработка, населенный пункт, ние, свойство, солевой корка, контур, поле, сним ков, характер, ной, мочь, влажность, температурный контраст, водный поверхность, географический, оценка, зона тундр, конический сканирование, возможность, приемник излучение, признак, фото графический, промышленный центр, длина волна, околоземной орбита, покров, состав, океан, изображают, тепловой диапазон, специализированный спутник, состояние, темный, кафедра картография, км, дах, горо дов, инфракрасный диапазон, ост, ред, сельскохозяйственный культура, случай, почвенный покров, полученный, спутник, изд-в мгу, светлый тон, порода, срав нения, снимка разрешение, результат, четкий, пустынный-степной зона, граница, вода, излучение, правобережье вилюя, дистанционный, спектральный зона, мкм, объект, тыс, территория, андроников, постановка курс, полярный ночь, лугово-черноземный почва, ность, характер поверхность, уровень, оперативный, мас штаб, связанный, чёткий, рельеф, спектральный яркость, дешифрирование, космический, задача, лес, земной поверхность, страна, спутник ресурс-о, ступать, видимый, снимка спутник, лесной зона, дешифрирование почва, решение, основа, лея, снимок разрешение, изображение, кольцевой структура, радиолокационный, приме нение, связь, пустынный зона, станция, полоса поглощение, спектральный, лиственничный лес, фр ир, рисунок, масштаб, ценный материал, природный среда, ооо, созданный, радиометрический искажение, космический снимка, материал, тепловой инфракрасный, земных покров, картографирование, засоление, растительность, образ, процесс, тип подтип, часть, сним, естественный цветопередача, коэффициент, аэрокосмический, характеристика, деталь ности, фонд, использование, спут ник, глобальный, террито рии, ооо ооо, разрешение, применение, посев, чернозём, реальный режим, снимок, темный тон, получение, земля, особенность, выделение контур, ландшафт, информация, случа, геостационарный орбита, съёмка, год, лесной, колос, космический снимки, диапазон, светлый, эпизоди ческа, виноградов, земной, склон, ных, изучение, камера, высокий разрешение, хороший, почва, сним­, канал, съёмочный, боль шинство, ближний инфракрасный, работа, условие, хозяйственный деятельность, ье ф, тон, тепловой, разреше ние, сельскохозяйственный, окончательный камеральный, метод, спектр, разреше нием, лесообразующий порода, природный зона, космический снимок, форма, зона, пространственный спектральный, спутник метеор, степной зона, сним ках, отображение, разреше ния, район, изменение, лесной пожар, определение, содержание, исполь зование, пятно, аспект пресс, структура, разновидность почва, гумус, антропогенный воздействие, по­, снимок спутник, цветной вклейка, орбита, почвенный карта, геостационарный спутник, содержание влага, исследование, космический корабль, поверхность, съемка, время, ния, картографический спутник, горизонт, фотографический, ресурс, изображе ние, природный, инфракрасный