Геофизикалық әдістерде спутниктік деректерді пайдалану
Қашықтықтан зондтау технологиясының дамуы спутниктік деректерді әртүрлі жерді зерттеудегі ақпараттың ең маңызды көздерінің біріне айналдырды. Геофизикада - Жердің физикалық қасиеттерін және оның ішінде жүретін процестерді зерттейтін ғылымда - спутниктік деректер аймақтық және жаһандық ауқымда кең қамтумен, кезеңділікпен және салыстырмалы түрде тиімділікпен құбылыстарды бақылаудың жаңа жолдарын ашты. Бұрын геофизикалық зерттеулер көп уақытты қажет ететін және қымбат далалық зерттеулерге негізделген болса, қазір спутниктік деректер зерттеуді жоспарлауда толықтырушы және тіпті негізгі нұсқаулық бола алады. Бұл мақалада спутниктік деректердің геофизикалық әдістерде қалай пайдаланылатыны, жиі қолданылатын деректер түрлері және оларды ресурстарды барлау және апаттардың салдарын азайтуда қолдану мысалдары талқыланады.
Геофизикадағы спутниктік деректердің рөлі
Жалпы алғанда, геофизикалық әдістер гравитациялық өрістер, магнит өрістері, электрлік қасиеттер және беткі деформация сияқты физикалық параметрлерді картаға түсіруге бағытталған. Спутниктік деректер бұл параметрлерді жанама және тікелей өлшеуге мүмкіндік береді, себебі спутниктік сенсорлар электромагниттік сигналдарды, беткі позицияның өзгеруін немесе магнит өрістерінің ауытқуларын түсіруге арналған.
Спутниктік деректердің басты артықшылығы - оның кең қамтуы және қайта қарау уақытын бақылау мүмкіндіктері. Бұл тектоникалық плиталардың ығысуы , жер асты суларының деңгейінің өзгеруі, құрлықтың шөгуі және тіпті полярлық мұз массасының өзгеруі сияқты Жер динамикасын зерттеу үшін өте пайдалы. Осылайша, спутниктер тек Жердің «камерасы» ғана емес, сонымен қатар ұзақ мерзімді ауытқулар мен үрдістерді түсіруге қабілетті геофизикалық өлшеу құралдары ретінде де қызмет етеді.
Геофизикаға қатысты спутниктік деректер түрлері
Геофизикада спутниктік деректерді пайдалану әртүрлі функциялары мен деректер шығыстары бар әртүрлі сенсорларды қамтиды.
1. Мультиспектрлік және гиперспектрлік оптикалық бейнелеу
Landsat, Sentinel-2 және WorldView сияқты оптикалық сенсорлар Жер бетінен шағылысқан күн сәулесін бірнеше спектрлік жолақтарда тіркейді. Геофизикада көп спектрлі кескіндеу геоморфологиялық түсіндіру, беткі литологиялық картаға түсіру, гидротермиялық өзгерістерді анықтау және т.б. үшін қолданылады. құрылымдық картаға түсіру Сызықтық талдау арқылы жарықтар мен қатпарлар сияқты геологиялық ерекшеліктер. Сонымен қатар, гиперспектрлік деректер жоғары спектрлік ажыратымдылыққа ие, бұл оларға белгілі бір минералдарды олардың спектрлік сипаттамаларына негізделген түрде анықтауға мүмкіндік береді.
2. Синтетикалық диафрагмалық радар (SAR)
SAR - микротолқындарды шығаратын және олардың шағылысуларын жазатын белсенді сенсор. SAR-дың артықшылығы - ол күндіз-түні деректерді жазып, бұлттарды тесіп өте алады, бұл оны тропикалық аймақтар үшін өте қолайлы етеді. Геофизикада SAR көбінесе топографиялық талдау үшін қолданылады. құрылымды анықтау геология, көшкіндер, атқылаулар немесе су тасқындарына байланысты беткі қабаттың өзгеруін картаға түсіру, сондай-ақ миллиметрден сантиметрге дейінгі шкала бойынша беткі қабаттың деформациясын анықтай алатын InSAR (интерферометриялық SAR) әдістері.
3. Спутниктік альтиметрия
Спутниктік альтиметрлер теңіз немесе құрлық бетінің биіктігін өте дәлдікпен өлшейді. Альтиметрия деректері теңіз геофизикасында геоид, мұхит ағындары және теңіз түбінің жер бедерінің пішіндеріндегі өзгерістерді жанама түрде картаға түсіру үшін қолданылады. Альтиметрияға негізделген батиметриялық картаға түсіру мұхит түбінің орта мұхиттық жоталармен, траншеялармен және субдукция аймақтарымен байланысты тектоникалық құрылымын түсіну үшін өте маңызды.
4. Гравитациялық спутник
GRACE және GOCE сияқты миссиялар Жердің гравитациялық өрісіндегі вариацияларды өлшейді. Бұл вариациялар Жердегі массаның таралуымен және жер бетіндегі массаның өзгеруімен, мысалы, Жер атмосферасының қорларындағы өзгерістермен байланысты. жер асты сулары, мұздың еруі немесе үлкен жер сілкіністеріне байланысты массаның өзгеруі. Спутниктік гравитация деректері геодинамикалық зерттеулер, гидрология және аймақтық массаның өзгеруін бақылау үшін қолданылады.
5. Магниттік деректер Спутник
Магниттік спутник Жердің магнит өрісіндегі вариацияларды өлшеу Жердің ядросынан, қыртысынан және ионосфералық әсерлерден бастау алады. Бұл деректер жер қыртысының құрылымдарын картаға түсіруде, магмалық жыныстармен байланысты магниттік аномалия аймақтарын анықтауда және аймақтық тектониканы зерттеуде пайдалы. Магниттік аномалиялар ұзақ уақыт бойы маңызды көрсеткіш болып келді. пайдалы қазбаларды барлау әсіресе мафиялық және ультрамафиялық тау жыныстарындағы минералдануға қатысты белгілі бір.
Спутниктік деректерді дәстүрлі геофизикалық әдістермен интеграциялау
Спутниктік деректер қуатты болғанымен, оны пайдалану әдетте сейсмикалық, геоэлектрлік, жер магниттік немесе жердің тартылыс күші сияқты дәстүрлі геофизикалық әдістермен біріктірілген кезде ең тиімді болып табылады. Спутниктік деректер барлаудың алғашқы кезеңдеріне келесі жолдармен көмектесе алады:
1. Беткі құрылым мен өзгеріске негізделген перспективалық аймақты анықтаңыз.
2. Далалық зерттеулерге көбірек көңіл бөлу үшін жету қиын аймақтарды анықтаңыз.
3. Жергілікті геофизикалық аномалияларды түсіндіру үшін аймақтық контекст беріңіз.
Мысалы, оптикалық немесе SAR кескіндерінен алынған сызықтық интерпретация жер үсті магниттік зерттеулерін негізгі ақаулық құрылымдарын анықтауға бағыттай алады. Сол сияқты, деформация үлгілерін көрсететін InSAR деректері GPS станцияларын орнатуға немесе тектоникалық зерттеулер үшін сейсмикалық зерттеу траекторияларын таңдауға бағыттай алады.
Барлау және апат кезіндегі нақты қолданылуы
Минералды және геотермалдық барлау
Минералды барлауда минералдану жүйелерін көрсететін гидротермиялық өзгерісті анықтау үшін мультиспектральды/гиперспектральды бейнелерді пайдалануға болады. Саз минералдары, темір оксидтері және кремний диоксиді көбінесе ерекше спектрлік белгілерді көрсетеді. Екінші жағынан, спутниктік магниттік және гравитациялық деректер магманың енуі мен минералдану жолдарын басқаратын аймақтық тектоникалық құрылымды түсінуге көмектеседі.
Геотермалдық энергия үшін жарықтар мен жарықшақ құрылымдары ыстық сұйықтық айналымының негізгі жолдары ретінде қызмет етеді. SAR және оптикалық кескіндер жанартаулардың орналасуы мен морфологиясын картаға түсіре алады, ал InSAR геотермалдық жүйенің белсенділігінің көрсеткіштері болып табылатын магма денелерінің инфляциясын немесе дефляциясын бақылай алады. Гравитациялық деректер сұйықтық массасының ауқымды өзгерістерін анықтауға көмектесу мүмкіндігіне ие, дегенмен оны түсіндіру сақтықты қажет етеді.
Геологиялық апаттардың алдын алу
Спутниктік деректерді пайдалану апаттарды бақылауда әсіресе маңызды рөл атқарады. InSAR жер сілкінісіне дейін және одан кейінгі деформацияны өлшеу, жарылымдардың жылжуын картаға түсіру және жанартаулық қозғалыстарды бақылау үшін кеңінен қолданылады. Жер асты суларын пайдалану салдарынан жердің шөгуі жағдайында InSAR шөгу қарқынының егжей-тегжейлі карталарын ұсына алады, бұл үкіметтерге суды басқару және кеңістіктік жоспарлау саясатын жасауға мүмкіндік береді.
Жер көшкіндерін жер жамылғысының өзгерістері, сандық биіктік моделіне (DEM) негізделген беткей градиенттері және баяу деформацияны анықтау арқылы да бақылауға болады. Жағалау аймақтарында альтиметрия және оптикалық кескіндер жағалау сызығының өзгерістерін және абразия немесе цунами қаупімен байланысты мұхит динамикасын бақылауға көмектеседі.
Қиындықтар мен шектеулер
Артықшылықтарына қарамастан, спутниктік деректердің шектеулері бар. Біріншіден, спутниктік деректерді геофизикалық түсіндіру көбінесе жанама болып табылады, бұл модельдер мен болжамдарды қажет етеді. Екіншіден, кеңістіктік және уақыттық ажыратымдылықтар спутниктер арасында әртүрлі болады; барлық құбылыстарды бірдей жақсы түсіру мүмкін емес. Үшіншіден, атмосфералық бұзылулар, тығыз өсімдіктер немесе топырақ ылғалдылығының өзгеруі белгілі бір деректердің сапасына, әсіресе оптикалық сенсорлар мен кейбір радарлық қолданбалар үшін әсер етуі мүмкін. Сонымен қатар, бірнеше деректер көздерін біріктіру бағдарламалық жасақтама және адами ресурстардың құзыреттілігі тұрғысынан тиісті өңдеу және талдау мүмкіндіктерін қажет етеді.
Қорытынды
Геофизикалық әдістерде спутниктік деректерді пайдалану Жерді бақылау ауқымын айтарлықтай кеңейтті. Жер бетіндегі геологиялық картаға түсіруге арналған оптикалық кескіндерден бастап, жер бетінің деформациясы мен динамикасы үшін SAR және InSAR, құрылым мен массаның таралуын зерттеуге арналған гравитациялық және магниттік спутниктерге дейін, барлығы ресурстарды барлауға және апаттардың алдын алуға айтарлықтай үлес қосады. Болашақта жоғары ажыратымдылықтағы спутниктік деректердің, түсіндіруге арналған жасанды интеллекттің және далалық зерттеулермен интеграцияның үйлесімі қазіргі заманғы геофизикалық талдаудың негізі ретінде қашықтықтан зондтаудың рөлін одан әрі күшейтеді. Дұрыс пайдалану стратегиясымен спутниктік деректер Жерді түсінуге ғана емес, сонымен қатар қауіпсіздік пен тұрақтылық үшін жылдам және дәл шешім қабылдауға да көмектеседі.
