WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Во втором разделе второй главы разрабатываются научные основы многоуровневого линеаментного анализа космических изображений и аэрофотоснимков. В результате экспериментальных исследований было отмечено влияние линеаментов на рисунок гидрографической сети, на положение и интенсивность развития оползневых, карстовых и других экзогенных процессов. И это вполне понятно, т.к. линеаменты, прямо связанные с общей трещиноватостью земной коры, отражают интенсивность раздроблённости верхних частей земной коры, т.е. показывают положение зон максимальной циркуляции глубинных флюидов и подземных (в том числе грунтовых) вод и минимальной прочности горных пород, наиболее благоприятные для развития склоновых и других экзогенных процессов (карста, суффозии, эрозии, выветривания и др.).

Автоматизированный линеаментный анализ космоизображений позволяет получать достоверные данные о количестве и местоположении линеаментов, т.к. роль оператора (дешифровщика) сводится лишь к выбору порога степени выраженности линеаментов и наиболее информативного спектрального канала (зоны) оптического спектра. Но при интерпретации получаемых космолинеаментов (или фотолинеаментов в случае использования аэрофотоснимков) следует помнить, что ранг получаемых линеаментов прямо зависит от разрешающей способности изображения, т.е. от физического размера пикселя. Меняя размер пикселя, можно исследовать линеаменты разных иерархических уровней, начиная с регионального и заканчивая локальным. Это позволяет анализировать связь систем трещин разных иерархических уровней (и разной глубины заложения соответственно) с различными эндогенными и экзогенными процессами, а в нашем случае, связь с оползневыми процессами.

С целью обоснования предложенной методики (рис. 1) был выполнен автоматизированный линеаментный анализ космических изображений и аэрофотоснимков территории Кузбасса (район г. Ленинск-Кузнецкий) характеризующийся равнинным рельефом и спокойной тектонической обстановкой. Выбор района в качестве тестового обусловлен так же его хорошей геолого-геофизической изученностью в связи с проводимыми здесь широкомасштабными угольными разработками шахтным способом.

На данном тестовом участке, выполнены подбор и предварительная обработка многозональных космических изображений Landsat-7, которая включала в себя их контрастирование, фильтрацию, геометрическую и яркостную коррекцию, пространственно-временную привязку. Кроме многозональных космических изображений использовались аэрофотоснимки, полученные в июне 1984 г. в масштабе 1:10000.

Комплексная обработка космической и аэрофотографической информации позволила применить многоуровневый метод исследования: от трансрегионального и регионального до локального и детального.

Рисунок 1. Блок-схема методики многоуровневого автоматизированного линеаментного анализа

Кроме оригиналов космических изображений при цифровой обработке применялись их генерализованные производные изображения (генерализация за счет их загрубления при осреднении соседних пикселей). Это позволило избежать влияния на результаты автоматизированного линеаментного анализа очень широко распространенных на исследованной территории линейных антропогенных объектов типа шоссейных и железных дорог, т.к. благодаря загрубленному размеру пикселя (до 30 м вместо 15 м на местности) менее широкие по сравнению с ними транспортные магистрали пропускались (отфильтровывались) при автоматизированной обработке космических изображений.

Цифровая обработка изображений производилась в несколько приемов (многоуровенно). Вначале обрабатывалось целиком все космическое изображение или аэрофотоизображение. Затем обработке подвергались отдельные их фрагменты все меньшей площади. Подобный методический прием позволил получить целую серию схем линеаментной тектоники с постоянным укрупнением масштаба от макрорегионального (масштаб 1:2500000) до локального (масштаб 1:10000 и 1:5000). Благодаря этому, выявлена как региональная, так и локальная сеть линеаментов, которые взаимоувязаны между собой и имеют постепенные переходы от разрозненной региональной сети к более густой локальной сети. Завершением экспериментальных работ явилось обобщение полученных результатов, установление общих закономерностей развития линеаментной тектоники и ее связи с геолого-геоморфологическими явлениями.

Третья глава посвящена результатам отработки методики использования многоуровневого анализа для ранжирования линеаментов и прогноза оползневой опасности на тестовых участках Черноморского побережья Кавказа (Рис. 2). Отработка методики была проведена на трех тестовых участках: Мамайский, Туапсинский и Дагомысский, расположенных вдоль трассы обводной автомагистрали г. Туапсе – г. Сочи.

Рисунок 2. Фрагмент обзорной карты распространения оползней с элементами геологии и тектоники

Дагомысский тестовый участок. Дагомысский тестовый участок протягивается от р.Вардане до среднего течения р.Мамайка на расстоянии около 2,5 км от берега Черного моря. Общая протяженность участка более 10 км. В геоморфологическом отношении для тестового участка характерны хребты и возвышенности на пластово-складчетом основании, сложенном отложениями верхнего мела-палеогена. Вертикальное расчленение 50-300 м. Оползни, хотя и в меньшей степени, по сравнению с береговыми районами, развиты на всей территории Дагомысского тестового участка. В тектоническом отношении участок расположен в районе фронтальной части Воронковского покрова, сложенном флишевыми толщами Новороссийского, который перекрывает северные отложение Адлеровской депрессии. Основание покрова выходит на земляную поверхность между Мамайкой и Дагомысом. Для тестового участка характерно, как и для всей этой части Кавказа, наличие скрытых поперечных разрывных структур, не выходящих на земную поверхность.

Проанализировано космическое панхроматическое изображение высокого разрешения Quickbird (разрешение 0,6м). Анализ выполнен на трех уровнях генерализации исходного изображения. На первом уровне использовано первичное космическое изображение, имеющее разрешение 0,6м. В этом случае размер изображения составлял 8000х6000 пикселей. Но так как наиболее устойчивые результаты Lessa дает при размерах изображения от 500 до 2000 пикселей, то в данном случае исходное изображение было поделено на 21 фрагмент (рис. 3), каждый из которых, имел размер примерно 500х500 пикселей и анализировался отдельно.

Рисунок 3. Фрагмент космического изображения Quick Bird с нанесенными линеаментами

На втором уровне изображение делилось на 2 равные части (рис 4,5), каждое из которых загрублялось (за счет осреднения соседних пикселей) до размера 1000х1500 пикселей. На третьем уровне анализировалось все изображение, которое за счет еще большей генерализации (осреднения) соседних пикселей имело размер 2000х2000 пикселей. Подобный методический прием позволил изучить раздельно локальные (на 1-м уровне) и региональные (на 2-м и3-м уровнях) системы линеаментов, первым из которых обычно соответствуют зоны локальных трещин, а вторым – зоны региональных разрывных нарушений и зоны трещиноватости разных порядков (от микро- до макрорегиональных).

Рисунок 4. Первый фрагмент космического изображения Quick Bird с нанесенными линеаментами (порог 70)

Рисунок 5. Второй фрагмент космического изображения Quick Bird с нанесенными линеаментами (порог 70)

Результаты автоматизированного дешифрирования 21 фрагмента космического изображения при пороге 80 сведены на рис. 3. Как мы видим, резко преобладает СВ-е поперечные системы линеаментов. Продольные линеаменты развиты гораздо меньше. Примечательным обстоятельством является то, что большинство как поперечных, так и продольных линеаментов имеют продолжение на соседних фрагментах космоизображения. Это свидетельствует не только об устойчивости данных систем по простиранию, но и достоверности полученных результатов автоматизированного дешифрирования, т.к. реальность существования выявленных линеаментов на каждом из фрагментов подтверждается продолжением (наращиванием) их на соседних фрагментах.

Следует отметить, что если продольные линеаменты на схеме дешифрирования выражены в виде одной линии, то поперечные линеаменты- в виде целой зоны сближенных линий. Это свидетельствует в пользу того, что выявленные продольные линеаменты отвечают разрывным нарушениям, а поперечные – зонам трещиноватости горных пород. Так как для всего Западного Кавказа, характерно осложнение продольной (общекавказской) зональности поперечными разрывными структурами, которые часто не выходят на земную поверхность, то из этого следует вывод о том, что автоматически выявленные поперечные зоны линеаментов являются зонами трещин, которые проектируют на поверхности скрытые разломы земной коры.

На схемах дешифрирования (рис.3) отдельные поперечные зоны линеаментов нередко изменяют свою ширину. Данное обстоятельство обусловлено влиянием на интенсивность надразломной трещиноватости продольных разрывных нарушений, пересекающих весь верхнемеловой - кайнозойский складчатый комплекс данного региона. Изменение тектонофизических условий в разделенных продольными разломами блоках земной коры влияет на интенсивность растрескивания слагающих их горных пород над скрытыми поперечными разрывными нарушениями, что приводит к наблюдаемому изменению ширины поперечных зон линеаментов по простиранию.

Уменьшение порога не приводит к существенному изменению пространственного положения трещин. Это указывает на то, что скрытые разрывные нарушения имеют достаточно крутые падения. В противном случае зоны слабо выраженных линеаментов, выявляемых при уменьшении порога (в нашем случае при пороге 70) были бы смещены от основных (наиболее устойчиво выраженных) зон линеаментов в сторону уклона сместителя скрытого разрывного нарушения. И чем более пологое залегание имеет поверхность сместителя, тем больше должно быть подобное смещение. Наблюдающиеся отдельные случи смещения зон линеаментов, выявленные при пороге 70, по отношению к зонам при пороге 80, обусловлены именно данным обстоятельством. Так как подобное смещение может происходить как в СЗ-м, так и в ЮВ-м направлениях, то сместители скрытых разломов в этих случаях при общих крутых углах наклона могут иметь примерную в равной степени как СЗ-е, так и ЮЗ-е азимуты падения.

На рис. 4 и рис. 5 приведены схемы линеаментов, полученные при автоматизированном дешифрировании двух половинок исходного космического изображения – на СЗ-ую и ЮВ-ую части Дагомыского тестового участка при пороге 70 и размерах 1000х1500 пикселей. Генерализация исходного изображения (огрубление пикселей) достигало 4 раз. При таком размере пикселей поперечные зоны линеаментов проявлены лишь вдоль долины р.Хобза и в междуречье рек Мамайка-Сочи. Продольные линеаменты и секущие их под острым углом линеаменты выражены в прибрежной полосе, а также к северу от проектируемой автомобильной трассы, пересекая ее лишь вблизи р.Хобза. Таким образом, в западной части трассы, в районе р.Хобза, наблюдается очень напряженная тектоническая обстановка, связанная с пересечением здесь продольных и поперечных зон разрывных нарушений и зон трещиноватости горных пород.

По результатам автоматизированного линеаментного анализа космического изображения Quick Bird и его фрагментов составлена карта линеаментной тектоники проектируемого участка автодороги в масштабе 1:25000, которая приведена в приложении к диссертации. На карте показаны поперечные зоны трещин, продольные и поперечные разрывные нарушения, проектируемая автомобильная трасса, углы крутизны склонов вдоль трассы. Зоны поперечных трещин, узлы их пересечения, расположенные на склонах с уклонами более 20 градусов представляют собой места, благоприятные для развития оползневых процессов, которые отмечены в междуречье рек Лоо – Дагомыс, Дагомыс – Мамайка.

Автоматизированный линеаментный анализ аэрофотоснимков. Проанализировано 34 аэрофотоснимка масштаба 1:10000. Автоматизированный линеаментный анализ выполнен при порогах 60, 50, 40. Это позволило выявить как основные линеаменты (при порогах 60, 50), так и оперяющие (при пороге 40), (рис 6, 7).

Рисунок 6. Схема дешифрирования аэрофотоснимка при пороге 60 (междуречье Западного и Восточного Дагомыса)

Рисунок 7. Схема дешифрирования аэрофотоснимка при пороге 50 (междуречье Западного и Восточного Дагомыса)

Основные результаты автоматизированного линеаментного анализа аэрофотоснимков сведены на рис. 8, а отдешифрированные аэрофотоснимки приведены в приложении к работе.

Анализ схемы дешифрирования (рис.8) показывает, что линеаменты, проявленные, на аэрофотоснимках расположены под углом 450 к линеаментам, выявленным по космическим изображениям. Большая часть из них имеют субширотные или близкие к ним простирания. Но на отдельных участках проектируемой автотрассы (особенно ее восточной части) имеются линеаменты субмеридиональных и ЮВ-СЗ-х простираний, которые так же не были выражены на космических изображениях.

Подобное соотношение систем линеаментов, выявленных по аэрофотоснимкам и по космическим изображениям, объясняется тем, что в связи с малой площадью охвата и высоким разрешением на аэрофотоснимках, выявлен самый верхний уровень организации систем линеаментов, проявленный в локальных неоднородностях ландшафта и прежде всего в орографии, гидрографии (овражно-балочной сети) и рыхлых толщах горных пород, развитых на дневной поверхности. Это хорошо видно на геологической карте, на которой восточнее р. В. Дагомыс и других местах четвертичные отложения развиты в виде узких языков (по долинам оврагов и лощин), вытянутых в субширотных и близких к ним направлениях.

Рисунок. 8. Схема дешифрирования линеаментов по аэрофотоснимкам

Подобное соотношение систем линеаментов, выявленных по аэрофотоснимкам и по космическим изображениям, объясняется тем, что в связи с малой площадью охвата и высоким разрешением на аэрофотоснимках, выявлен самый верхний уровень организации систем линеаментов, проявленный в локальных неоднородностях ландшафта и прежде всего в орографии, гидрографии (овражно-балочной сети) и рыхлых толщах горных пород, развитых на дневной поверхности. Это хорошо видно на геологической карте, на которой восточней р. В. Дагомыс и других местах четвертичные отложения развиты в виде узких языков (по долинам оврагов и лощин), вытянутых в субширотных и близких к ним направлениях.

Pages:     | 1 || 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»